JP5688693B2 - Organic transparent conductor, organic transparent conductor forming ink and method for producing the same - Google Patents

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Description

本発明は有機透明導電体、有機導電体形成用インク及びそれらの製造方法に関する。   The present invention relates to an organic transparent conductor, an ink for forming an organic conductor, and a method for producing them.

透明導電体は、液晶ディスプレイ、電界発光ディスプレイ、エレクトロクロミックディスプレイなどの画像表示装置の表示パネルや太陽電池のパネルに利用され、電圧印加や電荷注入のための電極として利用されている。また二次元情報入力装置であるタッチパネルなどにも広く用いられてきている。さらに、静電気発生を抑えかつ包装材が透け内包物の確認をしやすくした、透明性を有する導電性または帯電防止プラスティックス包装材への用途も検討されている。   Transparent conductors are used for display panels of image display devices such as liquid crystal displays, electroluminescent displays, and electrochromic displays, and panels of solar cells, and are used as electrodes for voltage application and charge injection. Moreover, it has been widely used for a touch panel which is a two-dimensional information input device. Furthermore, the application to the conductive or antistatic plastic packaging material having transparency in which the generation of static electricity is suppressed and the packaging material is easy to confirm the transparent inclusion is also being studied.

従来、透明導電体の材料として、金属酸化物である酸化インジウム錫(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、フッ素ドープ酸化錫(FTO)の薄膜をガラス基板あるいはプラスチックシート状に堆積したパネルが用いられてきた。特に、上記金属酸化物に用いられるインジウムは近い将来資源が枯渇し、需給が逼迫する懸念がある。これら金属酸化物は材料の製膜のコストが高く、例えば有機電界発光素子や有機太陽電池のかなりのコストが金属酸化物膜に費やされてしまうといった問題がある。さらに金属酸化物は、有機物質との電子的又は化学的な相互作用が乏しく、例えば有機EL素子の電荷輸送層への電荷注入効率に問題が生じてしまっている。   Conventionally, as a transparent conductor material, a panel in which a thin film of indium tin oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), or fluorine-doped tin oxide (FTO), which are metal oxides, is deposited on a glass substrate or plastic sheet has been used. Has been. In particular, there is a concern that indium used for the metal oxide will be depleted of resources in the near future and supply and demand will be tight. These metal oxides have a high cost for forming a material, and there is a problem that a considerable cost of, for example, an organic electroluminescent element or an organic solar cell is spent on the metal oxide film. Furthermore, the metal oxide has a poor electronic or chemical interaction with an organic substance, causing a problem in, for example, the efficiency of charge injection into the charge transport layer of the organic EL element.

このような観点から、導電性微粒子を透明ポリマー中に分散させた材料を用いて、導電体膜を形成しようとする試みが、例えば下記特許文献1〜3に記載されている。また、近年、ポリチオフェン系の溶媒可溶性導電性ポリマー薄膜を基板上にコーティングするという試みがある(特許文献4参照)。
しかしながら、導電性微粒子を用いる方法では、導電性微粒子同士の相互作用が強く、透明ポリマー中に均一に分散させるのが困難である。さらに、得られるポリマー溶液を基板上に塗布する工程において、塗布の剪断力によって導電性ポリマー同士が会合してしまうという問題点がある。また、導電性ポリマーを用いる方法では、完全な無色透明化を実現することは困難であり、僅かであるが着色している。そのため、厚膜にすると着色が顕著になってしまうという問題点もある。
From such a viewpoint, attempts to form a conductor film using a material in which conductive fine particles are dispersed in a transparent polymer are described in, for example, Patent Documents 1 to 3 below. In recent years, there has been an attempt to coat a substrate with a polythiophene-based solvent-soluble conductive polymer thin film (see Patent Document 4).
However, in the method using conductive fine particles, the interaction between the conductive fine particles is strong, and it is difficult to uniformly disperse in the transparent polymer. Further, in the step of applying the resulting polymer solution onto the substrate, there is a problem that the conductive polymers are associated with each other by the shearing force of the application. Moreover, in the method using a conductive polymer, it is difficult to realize complete colorless and transparent, and it is slightly colored. For this reason, there is a problem that coloring becomes conspicuous when the film is thick.

本発明者らは、このような不都合を解消すべく、カルバゾール膜を電解重合により形成した後に、金属を接触させることで、透明な導電体膜を製造することを見出している(特許文献5)。この方法によると、透明度の高い透明導電体が得られるものの、電解重合により製造するため、電極として基板上に形成した膜を剥ぎ取る必要がある。また基板上に膜として形成するため、面積の大きな膜を得るためには大幅なスケールアップを要するなど、実用化するうえで問題がある。そのため、実用化に向けて更なる改善が必要である。   In order to eliminate such inconveniences, the present inventors have found that after forming a carbazole film by electrolytic polymerization, a transparent conductor film is produced by bringing a metal into contact (Patent Document 5). . According to this method, although a transparent conductor with high transparency can be obtained, it is necessary to peel off the film formed on the substrate as an electrode in order to produce by electropolymerization. Further, since it is formed as a film on a substrate, there is a problem in practical use, such as a large scale-up required to obtain a film with a large area. Therefore, further improvement is necessary for practical use.

特開平7−219697号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-219697 特開2000−123658号公報JP 2000-123658 A 特開平3−167590号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-167590 特開2002−60736号公報JP 2002-60736 A 特開2007−165199号公報JP 2007-165199 A

本発明は、良好な透明性と導電性を有し、かつ作製が容易な、透明導電体及び透明導電体形成用インクを提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a transparent conductor and a transparent conductor-forming ink that have good transparency and conductivity and are easy to produce.

上記課題について本発明者らは鋭意検討を行ったところ、ポリ(N−アルキルカルバゾール)に金属を接触させることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of diligent studies on the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by bringing a metal into contact with poly (N-alkylcarbazole), and the present invention has been completed.

(1)下記一般式で表される少なくとも1種のN−アルキルカルバゾールを重合させて得られるポリ(N−アルキルカルバゾール)と、金属とを接触させる工程を含む透明導電体の製造方法。
(式中、nは1以上の整数であり、アルキルの少なくとも1つの水素は、ヒドロキシ、カルボキシル、スルホ及びアミノから選択される少なくとも1種の基で置き換えられていてもよい。)
(2)前記接触させる工程が、液相中で行われることを特徴とする、(1)に記載の透明導電体の製造方法。
(3)前記接触させる工程に用いる金属が、溶融金属であることを特徴とする、(1)又は(2)に記載の透明導電体の製造方法。
(4)前記重合が、化学重合であることを特徴とする、(1)〜(3)のいずれかに記載の透明導電体の製造方法。
(5)(1)〜(4)のいずれかに記載の方法で製造した透明導電体。
(6)下記一般式で表される少なくとも1種のN−アルキルカルバゾールを重合させて得られるポリ(N−アルキルカルバゾール)を溶媒に溶解させポリ(N−アルキルカルバゾール)溶液とし、前記溶液と金属とを接触させる工程を含む透明導電体形成用インクの製造方法。
(式中、nは1以上の整数であり、アルキルの少なくとも1つの水素は、ヒドロキシ、カルボキシル、スルホ及びアミノから選択される少なくとも1種の基で置き換えられていてもよい。)
(7)下記一般式で表される少なくとも1種のN−アルキルカルバゾールを化学重合させて得られるポリ(N−アルキルカルバゾール)溶液と、金属とを接触させる工程を含む透明導電体形成用インクの製造方法。
(式中、nは1以上の整数であり、アルキルの少なくとも1つの水素は、ヒドロキシ、カルボキシル、スルホ及びアミノから選択される少なくとも1種の基で置き換えられていてもよい。)
(8)前記重合が、化学重合である(6)に記載の透明導電体形成用インクの製造方法。(9)(6)〜(8)のいずれかに記載の方法で製造した透明導電体形成用インク。
(1) A method for producing a transparent conductor, comprising a step of bringing poly (N-alkylcarbazole) obtained by polymerizing at least one N-alkylcarbazole represented by the following general formula into contact with a metal.
(In the formula, n is an integer of 1 or more, and at least one hydrogen of alkyl may be replaced with at least one group selected from hydroxy, carboxyl, sulfo and amino.)
(2) The method for producing a transparent conductor according to (1), wherein the contacting step is performed in a liquid phase.
(3) The method for producing a transparent conductor according to (1) or (2), wherein the metal used in the contacting step is a molten metal.
(4) The method for producing a transparent conductor according to any one of (1) to (3), wherein the polymerization is chemical polymerization.
(5) A transparent conductor produced by the method according to any one of (1) to (4).
(6) A poly (N-alkylcarbazole) obtained by polymerizing at least one N-alkylcarbazole represented by the following general formula is dissolved in a solvent to form a poly (N-alkylcarbazole) solution, and the solution and the metal A method for producing an ink for forming a transparent conductor, which comprises a step of contacting the transparent conductor.
(In the formula, n is an integer of 1 or more, and at least one hydrogen of alkyl may be replaced with at least one group selected from hydroxy, carboxyl, sulfo and amino.)
(7) A transparent conductor forming ink comprising a step of bringing a metal into contact with a poly (N-alkylcarbazole) solution obtained by chemical polymerization of at least one N-alkylcarbazole represented by the following general formula: Production method.
(In the formula, n is an integer of 1 or more, and at least one hydrogen of alkyl may be replaced with at least one group selected from hydroxy, carboxyl, sulfo and amino.)
(8) The method for producing an ink for forming a transparent conductor according to (6), wherein the polymerization is chemical polymerization. (9) A transparent conductor forming ink produced by the method according to any one of (6) to (8).

本発明により、良好な透明性と導電性を有し、かつ作製が容易な、透明導電体及び透明導電体形成用インクを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a transparent conductor and a transparent conductor-forming ink that have good transparency and conductivity and are easy to produce.

N−n−オクチルカルバゾールのNMRチャートである。It is a NMR chart of Nn-octylcarbazole. ポリ(N−n−オクチルカルバゾール)のNMRチャートである。2 is an NMR chart of poly (Nn-octylcarbazole). 錫を蒸着する前及び錫を蒸着した後のポリ(N−n−オクチルカルバゾール)膜の透過スペクトルである。It is a transmission spectrum of the poly (Nn-octyl carbazole) film | membrane before vapor-depositing tin and after vapor-depositing tin. 錫を蒸着する前及び錫を蒸着した後のポリ(N−n−ヘプチルカルバゾール)膜の透過スペクトルである。It is a transmission spectrum of the poly (Nn-heptylcarbazole) film | membrane before vapor-depositing tin and after vapor-depositing tin. 錫を蒸着する前(A)及び錫を蒸着した後(B)のポリ(N−n−ヘプチルカルバゾール)膜である(写真代用図面)。It is the poly (Nn-heptyl carbazole) film | membrane before (A) which vapor-deposits tin, and (B) after vapor-depositing tin (photograph substitute drawing). 錫を蒸着する前及び錫を蒸着した後のポリ(N−n−ノニルカルバゾール)膜の透過スペクトルである。It is a transmission spectrum of the poly (Nn-nonylcarbazole) film | membrane before vapor-depositing tin and after vapor-depositing tin. 1,2−ジクロロエタン溶液中で錫蒸着膜と接触させたポリ(N−n−オクチルカルバゾール)のスピンコート膜とポリ(N−n−オクチルカルバゾール)のみのスピンコート膜の透過スペクトルである。It is the transmission spectrum of the spin coat film of poly (Nn-octyl carbazole) and the spin coat film only of poly (Nn-octyl carbazole) brought into contact with the tin vapor deposition film in a 1,2-dichloroethane solution. 1,2−ジクロロエタン溶液中で市販アルミニウム蒸着マイラーフィルムと接触させたポリ(N−n−オクチルカルバゾール)のスピンコート膜とポリ(N−n−オクチルカルバゾール)のみのスピンコート膜の透過スペクトルである。It is a transmission spectrum of a spin coat film of poly (Nn-octylcarbazole) and a spin coat film of poly (Nn-octylcarbazole) only in contact with a commercially available aluminum vapor deposited mylar film in 1,2-dichloroethane solution. . クロロホルム中で粒状のマグネシウムならびに亜鉛と接触させたポリ(N−n−オクチルカルバゾール)のスピンコート膜の透過スペクトルである。It is a transmission spectrum of the spin coat film | membrane of the poly (Nn-octyl carbazole) contacted with granular magnesium and zinc in chloroform. クロロホルム中で粒状のインジウムならびにガリウムと接触させたポリ(N−n−オクチルカルバゾール)のスピンコート膜の透過スペクトルである。It is the transmission spectrum of the spin coat film | membrane of the poly (Nn-octyl carbazole) contacted with granular indium and gallium in chloroform. ポリ(N−n−オクチルカルバゾール)のスピンコート膜と溶融したガリウムならびにガリウム・インジウム合金とを圧着した膜の透過スペクトルである。It is the transmission spectrum of the film | membrane which pressure-bonded the spin coat film | membrane of poly (Nn-octyl carbazole), the molten gallium, and the gallium indium alloy. クロロホルム中で粒状のアルミニウムと接触させたポリ(N−エチルカルバゾール)のスピンコート膜の透過スペクトルである。It is the transmission spectrum of the spin coat film | membrane of the poly (N-ethyl carbazole) contacted with the granular aluminum in chloroform. クロロホルム中で粒状の錫と接触させたポリ(N−n−ドコサイルカルバゾール)のスピンコート膜の透過スペクトルである。It is the transmission spectrum of the spin coat film | membrane of the poly (Nn-docosyl carbazole) contacted with the granular tin in chloroform. ポリ(N−n−オクチルカルバゾール)ならびにポリ(N−n−ドコサイルカルバゾールのスピンコート膜の真空紫外光電子分光スペクトルである。It is a vacuum ultraviolet photoelectron spectroscopy spectrum of a spin coat film of poly (Nn-octylcarbazole) and poly (Nn-docosylcarbazole).

以下、本発明の実施形態について説明する。
本発明では、N−アルキルカルバゾールを重合して得られる重合度が2以上のN−アルキルカルバゾール重合体をポリ(N−アルキルカルバゾール)という。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
In the present invention, an N-alkylcarbazole polymer having a polymerization degree of 2 or more obtained by polymerizing N-alkylcarbazole is referred to as poly (N-alkylcarbazole).

本実施形態に係る透明導電体の製造方法は、下記一般式で表される少なくとも1種のN−アルキルカルバゾールを重合させて得られるポリ(N−アルキルカルバゾール)と、金属とを接触させる工程を含むことを特徴とする。
The method for producing a transparent conductor according to the present embodiment includes a step of bringing a metal into contact with poly (N-alkylcarbazole) obtained by polymerizing at least one N-alkylcarbazole represented by the following general formula. It is characterized by including.

上記式中、nは1以上の整数であり、アルキル(Cn2n+1)は、1つ又は複数の水素がヒドロキシ、カルボキシル、スルホ及びアミノから選択される少なくとも1種の基で置き換えられていてもよい。カルバゾールのN位と結合している炭素は、1級炭素又は2級炭素であることが好ましい。
本発明で用いられるポリ(N−アルキルカルバゾール)は、1種類のN−アルキルカルバゾールを重合させて得られるホモポリマーであっても、2種類以上のN−アルキルカルバゾールを共重合させて得られるコポリマーであってもよい。また、ポリ(N−アルキルカルバゾール)としては、1種類のポリ(N−アルキルカルバゾール)のみであっても、炭素数の異なるアルキルからなる2種類以上のポリ(N−アルキルカルバゾール)を混合して用いてもよい。
ポリ(N−アルキルカルバゾール)は、着色しており、透明性が低いために、本発明の方法で、透明導電体形成用インクまたは透明導電体とすることができる。
ポリ(N−アルキルカルバゾール)としては、下記式に示したとおり、4量体、2量体を例示する。
下記式において、nは上記式と同じである。また、ポリ(N−アルキルカルバゾール)の重合度は2〜1,000であることが好ましく、透明度及び強度の観点から4〜100であることがより好ましく、4〜22が特に好ましい。
In the above formula, n is an integer of 1 or more, and alkyl (C n H 2n + 1 ) is replaced with at least one group in which one or more hydrogens are selected from hydroxy, carboxyl, sulfo and amino. It may be. The carbon bonded to the N-position of carbazole is preferably a primary carbon or a secondary carbon.
Even if the poly (N-alkylcarbazole) used in the present invention is a homopolymer obtained by polymerizing one type of N-alkylcarbazole, a copolymer obtained by copolymerizing two or more types of N-alkylcarbazole It may be. Further, as poly (N-alkylcarbazole), even if it is only one kind of poly (N-alkylcarbazole), two or more kinds of poly (N-alkylcarbazole) composed of alkyl having different carbon numbers are mixed. It may be used.
Since poly (N-alkylcarbazole) is colored and has low transparency, it can be made into a transparent conductor forming ink or a transparent conductor by the method of the present invention.
Examples of poly (N-alkylcarbazole) include tetramer and dimer as shown in the following formula.
In the following formula, n is the same as the above formula. The degree of polymerization of poly (N-alkylcarbazole) is preferably 2 to 1,000, more preferably 4 to 100, and particularly preferably 4 to 22 from the viewpoints of transparency and strength.

(金属と接触させる工程)
本発明の製造方法では、ポリ(N−アルキルカルバゾール)と金属とを接触させることで、導電膜を透明にすることができる。接触させる金属は特段制限されないが、仕事関数が、ポリ(N−アルキルカルバゾール)のイオン化ポテンシャルよりも小さい金属を接触させて反応させることが好ましい。このような金属の具体例は、アルミニウム、インジウム、亜鉛、チタン、マンガン、鉄、銅、銀、錫、アンチモン、ナトリウム、マグネシウム、ガリウム、カリウム又はカルシウム及びこれらの合金が挙げられる。この中でも特に、アルミニウム、錫、亜鉛、インジウム、ガリウムが好ましく用いられる。
(Process to contact with metal)
In the production method of the present invention, the conductive film can be made transparent by bringing poly (N-alkylcarbazole) into contact with a metal. The metal to be contacted is not particularly limited, but it is preferable to cause a metal having a work function smaller than the ionization potential of poly (N-alkylcarbazole) to react with the metal. Specific examples of such metals include aluminum, indium, zinc, titanium, manganese, iron, copper, silver, tin, antimony, sodium, magnesium, gallium, potassium or calcium, and alloys thereof. Of these, aluminum, tin, zinc, indium, and gallium are particularly preferably used.

本発明においてポリ(N−アルキルカルバゾール)に金属を接触させる方法としては、蒸着法、スパッタ法、めっき法、電着法、電子ビーム法、メカノケミカル法、溶融金属と接触させる方法及びポリ(N−アルキルカルバゾール)を溶解させた溶液中に、金属蒸着フィルムや金属粉末を加えて接触させる液相での接触法を挙げることができる。本発明において溶融金属とは、金属を融点以上の温度で溶融状態にした金属をいう。
また、金属を物理的に単に接触させるだけでもよい。金属に接触させるポリ(N−アルキルカルバゾール)は、後述の電解重合により作製した膜、後述の化学重合により作製した粉末(固体状態)、又はこれらの膜及び粉末を有機溶媒へ溶解させた溶液状態でもよい。本発明で用いるポリ(N−アルキルカルバゾール)は有機溶媒への溶解性が高く、ポリ(N−アルキルカルバゾール)溶液として存在させることが可能である。そのため、液相において金属と接触させる方法を採用することで、後述する透明導電体形成用インクを作製することができ、好ましい。
In the present invention, poly (N-alkylcarbazole) may be brought into contact with metal by vapor deposition, sputtering, plating, electrodeposition, electron beam, mechanochemical, contact with molten metal, and poly (N Examples thereof include a liquid-phase contact method in which a metal vapor-deposited film or metal powder is added to a solution in which -alkylcarbazole) is dissolved. In the present invention, the molten metal refers to a metal obtained by melting the metal at a temperature equal to or higher than the melting point.
Alternatively, the metal may simply be brought into physical contact. Poly (N-alkylcarbazole) to be brought into contact with the metal is a film prepared by electrolytic polymerization described later, a powder prepared by chemical polymerization described later (solid state), or a solution state in which these films and powders are dissolved in an organic solvent. But you can. The poly (N-alkylcarbazole) used in the present invention has high solubility in an organic solvent, and can be present as a poly (N-alkylcarbazole) solution. Therefore, by adopting a method of contacting with a metal in the liquid phase, a transparent conductor forming ink described later can be produced, which is preferable.

ポリカルバゾールは、溶媒に溶解しないため、従来の透明導電体の作製手法においては、電解重合によりポリカルバゾール膜を作製していた。この方法では、一旦ポリカルバゾール膜を導電性基板上に形成しなければならず、その後、形成された膜に金属を蒸着させることで透明導電体を形成していた。そのため、あまり大きな膜を作製することができず、また、導電性基板上に形成したポリカルバゾール膜を導電性基板から剥がす作業が必要であり、実用化には透明導電体の作製のし易さを改善する必要があった。
しかしながら、ポリ(N−アルキルカルバゾール)は有機溶媒への溶解性が高いことから、有機溶媒に溶解させたポリ(N−アルキルカルバゾール)の溶液を用い、液相において金属と接触させる手法を用いることで、透明導電体とすることができる。この場合にはポリ(N−アルキルカルバゾール)の溶液と金属とを接触させた後に、得られた溶液を透明導電体形成用インクとして用いることができる。該インクは、これを塗布することで透明導電体を形成することができるため、作製が容易である。また、従来の電解重合によりポリ(N−アルキルカルバゾール)を導電性基板上に膜として作製した場合であっても、導電性基板から物理的に膜を剥がさなくても、クロロホルムなどの有機溶媒にポリ(N−アルキルカルバゾール)の膜が溶けるので、溶解させることで回収することができる。
Since polycarbazole is not dissolved in a solvent, in the conventional method for producing a transparent conductor, a polycarbazole film is produced by electrolytic polymerization. In this method, a polycarbazole film has to be once formed on a conductive substrate, and then a transparent conductor is formed by depositing metal on the formed film. Therefore, it is not possible to produce a very large film, and it is necessary to remove the polycarbazole film formed on the conductive substrate from the conductive substrate. For practical use, it is easy to produce a transparent conductor. There was a need to improve.
However, since poly (N-alkylcarbazole) is highly soluble in organic solvents, a method of using a solution of poly (N-alkylcarbazole) dissolved in an organic solvent and contacting with a metal in the liquid phase should be used. Thus, a transparent conductor can be obtained. In this case, after bringing the poly (N-alkylcarbazole) solution into contact with the metal, the obtained solution can be used as a transparent conductor forming ink. Since this ink can form a transparent conductor by applying this ink, it is easy to produce. In addition, even when poly (N-alkylcarbazole) is produced as a film on a conductive substrate by conventional electrolytic polymerization, an organic solvent such as chloroform can be used without physically peeling the film from the conductive substrate. Since the poly (N-alkylcarbazole) film dissolves, it can be recovered by dissolving it.

なお、ポリ(N−アルキルカルバゾール)と溶融金属とを接触させる場合、ポリ(N−アルキルカルバゾール)の粉末、又はポリ(N−アルキルカルバゾール)の溶液と溶融金属とを接触させることで、透明導電体を形成させることができるが、ポリ(N−アルキルカルバゾール)の膜を製膜後、この膜と溶融金属とを接触させることでも透明導電体を形成させることができる。   When poly (N-alkylcarbazole) and a molten metal are brought into contact with each other, a transparent conductive material is obtained by bringing a poly (N-alkylcarbazole) powder or a solution of poly (N-alkylcarbazole) into contact with the molten metal. The transparent conductor can also be formed by forming a poly (N-alkylcarbazole) film and then bringing the film into contact with a molten metal.

具体的には、ポリ(N−アルキルカルバゾール)を製膜後、得られた膜に溶融金属を塗布し、溶融金属の融点以上に保持しておくことで、本発明の透明導電体膜を容易に作製することができる。
金属としては、ポリ(N−アルキルカルバゾール)膜の熱劣化を防ぐため、融点200℃以下の金属または合金を使用することが好ましく、融点30℃以下の金属または合金を用いることがさらに好ましい。具体的には、ガリウム(融点29.8℃);ガリウム(75.5重量%)とインジウム(24.5重量%)との合金(融点15.7℃);ガリウム(62重量%)とインジウム(25重量%)と錫(13重量%)との合金(融点5℃);ガリウム(67重量%)とインジウム(29重量%)と亜鉛(4重量%)との合金(融点13℃);ガリウム(92重量%)と錫(8重量%)との合金(融点20℃);ガリウム(95重量%)と亜鉛(5重量%)との合金(融点25℃);ガリウム(95.5重量%)と銀(4.5重量%)との合金(融点25℃)等が挙げられる。溶融金属を塗布した後、金属の融点以上の温度に保ち、圧力(具体的には、1.5×1.5cm2の膜に、薄膜を形成したガラス基板自体の重さである1.0gの重量をかける。溶融金属を容器に入れ、その上に薄膜を下向きにしてガラスごと置くという方法である。)を掛けることにより、透明化が早く進行する。
Specifically, after forming a poly (N-alkylcarbazole) film, the molten metal is applied to the obtained film and kept above the melting point of the molten metal, so that the transparent conductor film of the present invention can be easily prepared. Can be produced.
As the metal, in order to prevent thermal degradation of the poly (N-alkylcarbazole) film, it is preferable to use a metal or alloy having a melting point of 200 ° C. or less, and it is more preferable to use a metal or alloy having a melting point of 30 ° C. or less. Specifically, gallium (melting point 29.8 ° C.); alloy of gallium (75.5 wt%) and indium (24.5 wt%) (melting point 15.7 ° C.); gallium (62 wt%) and indium (25 wt%) and tin (13 wt%) alloy (melting point 5 ° C); gallium (67 wt%), indium (29 wt%) and zinc (4 wt%) alloy (melting point 13 ° C); Alloy of gallium (92 wt%) and tin (8 wt%) (melting point 20 ° C); Alloy of gallium (95 wt%) and zinc (5 wt%) (melting point 25 ° C); Gallium (95.5 wt%) %) And silver (4.5% by weight) (melting point: 25 ° C.). After applying the molten metal, the temperature is maintained at a temperature equal to or higher than the melting point of the metal, and pressure (specifically, 1.0 g which is the weight of the glass substrate itself in which a thin film is formed on a 1.5 × 1.5 cm 2 film). It is a method of putting molten metal in a container and placing the glass with the thin film facing down on the container.

本発明の金属と接触させる工程では、着色しているポリ(N−アルキルカルバゾール)に金属を接触させることで、得られたポリ(N−アルキルカルバゾール)を無色にさせることができる。これは、ポリ(N−アルキルカルバゾール)−金属間のイオン化ポテンシャル−仕事関数の差を駆動力とし、接触する金属からポリ(N−アルキルカルバゾール)に電子を移動させ、この電子とポリ(N−アルキルカルバゾール)の発色に起因しているカチオンラジカル又はジカチオンとを結合させて消滅させ、着色しているポリ(N−アルキルカルバゾール)を無色にさせる。また電子の一部は、ポリ(N−アルキルカルバゾール)内に存在する吸着水を還元する。金属からポリ(N−アルキルカルバゾール)に電子を移動させるには、金属の仕事関数がポリ(N−アルキルカルバゾール)のイオン化ポテンシャルより小さいことが好ましい。なお電子を失い酸化された金属はイオンとなるが、該金属イオンはポリ(N−アルキルカルバゾール)内のカチオンラジカル又はジカチオンと対をなしていた負イオン(アニオンドーパント)と結合して無色の塩を形成するか、或いは上記水の還元反応に加わり無色の金属酸化物及び水酸化物となる。すなわち金属とポリ(N−アルキルカルバゾール)との間でガルバニ腐食反応を生じさせ、金属の塩と金属の酸化物及び水酸化物を形成することができる。   In the step of contacting with the metal of the present invention, the obtained poly (N-alkylcarbazole) can be made colorless by bringing the metal into contact with the colored poly (N-alkylcarbazole). This is based on the difference in ionization potential between the poly (N-alkylcarbazole) -metal and the work function as a driving force, and the electrons are transferred from the contacting metal to the poly (N-alkylcarbazole). The cation radical or dication resulting from the color development of the alkyl carbazole) is bonded to disappear, and the colored poly (N-alkyl carbazole) is made colorless. Some of the electrons reduce adsorbed water present in the poly (N-alkylcarbazole). In order to transfer electrons from a metal to poly (N-alkylcarbazole), the work function of the metal is preferably smaller than the ionization potential of poly (N-alkylcarbazole). In addition, although the metal which loses electrons and is oxidized becomes an ion, the metal ion is bonded to a negative ion (anionic dopant) paired with a cation radical or dication in poly (N-alkylcarbazole) to form a colorless salt. Or is added to the water reduction reaction to form colorless metal oxides and hydroxides. That is, a galvanic corrosion reaction is caused between a metal and poly (N-alkylcarbazole), and a metal salt, a metal oxide, and a hydroxide can be formed.

本発明の製造方法で作製される透明導電体は、透過スペクトル測定において、450〜700nmの波長での透過率が70%以上であり、非常に透明度が高い。図3、4、6に示すように、ポリ(N−アルキルカルバゾール)は、金属との接触により、その透過スペクトルの透過率が増加する。これによりポリ(N−アルキルカルバゾール)が金属と接触したと判断できる。また、本発明における透明導電体は良好な電気伝導度を有し、10-4S・cm-1以上の電気伝導度を有する導電体であり、非常に電気伝導性に優れている。また、本発明における透明導電体は、膜状及び板状のものを含み、膜状である場合にはその厚みはおおよそ50nm〜0.1mm程度であり、板状の場合には0.1mmを超える場合もある。 The transparent conductor produced by the production method of the present invention has a transmittance of 70% or more at a wavelength of 450 to 700 nm in the transmission spectrum measurement, and has very high transparency. As shown in FIGS. 3, 4 and 6, poly (N-alkylcarbazole) increases the transmittance of its transmission spectrum by contact with a metal. Thereby, it can be judged that poly (N-alkylcarbazole) is in contact with the metal. In addition, the transparent conductor in the present invention is a conductor having a good electric conductivity and having an electric conductivity of 10 −4 S · cm −1 or more, and is very excellent in electric conductivity. In addition, the transparent conductor in the present invention includes a film and a plate, and in the case of a film, the thickness is about 50 nm to 0.1 mm, and in the case of a plate, 0.1 mm. It may exceed.

本発明の製造方法に用いるポリ(N−アルキルカルバゾール)は、カルバゾールのN位にアルキルが一級炭素または二級炭素で結合したN−アルキルカルバゾールが重合したポリマーが好ましい。このポリマーは、N−アルキルカルバゾールの電解重合によって形成することができ、また化学重合によっても形成することができる。ポリ(N−アルキルカルバゾール)のアルキルは特段限定されないが、炭素数が1以上(上記式において、nが1以上を示す。)のアルキルであればよい。商業的に入手容易という観点から、炭素数22以下(上記式において、nが22以下を示す。)のアルキルであることが好ましい。また、有機溶媒への溶解性の観点から、炭素数2以上(上記式において、nが2以上を示す。)のアルキルであることが好ましい。炭素数が7〜22(上記式において、nが7〜22を示す。)のアルキルであることが更に好ましい。また、アルキルの1つ又は複数の水素が、ヒドロキシ、カルボキシル、スルホ及びアミノから選択される少なくとも1種の基で置き換えられてもよい。   The poly (N-alkylcarbazole) used in the production method of the present invention is preferably a polymer obtained by polymerizing N-alkylcarbazole in which alkyl is bonded to the N-position of carbazole with primary carbon or secondary carbon. This polymer can be formed by electrolytic polymerization of N-alkylcarbazole, and can also be formed by chemical polymerization. The alkyl of poly (N-alkylcarbazole) is not particularly limited, but may be any alkyl having 1 or more carbon atoms (in the above formula, n represents 1 or more). From the viewpoint of easy commercial availability, alkyl having 22 or less carbon atoms (in the above formula, n is 22 or less) is preferable. Further, from the viewpoint of solubility in an organic solvent, alkyl having 2 or more carbon atoms (in the above formula, n represents 2 or more) is preferable. More preferably, it is an alkyl having 7 to 22 carbon atoms (in the above formula, n represents 7 to 22). In addition, one or more hydrogens of alkyl may be replaced with at least one group selected from hydroxy, carboxyl, sulfo and amino.

(N−アルキルカルバゾールの合成)
カルバゾールのN位にアルキルが結合したN−アルキルカルバゾールは、水素化ナトリウム等の強塩基性のアルカリ金属化合物存在下で、カルバゾールとアルキル化剤であるハロゲン化アルキルとの脱ハロゲン化水素反応により合成することができる。または、カルバゾールカリウム塩とハロゲン化アルキルの脱ハロゲン化カリウム反応で合成することができる。なお、酸化剤を用いる化学重合で、ポリ(N−アルキルカルバゾール)を合成する場合には、カルバゾールのN位に結合するアルキルは、一級炭素または二級炭素であることが好ましい。カルバゾールのN位に結合するアルキルが三級炭素の場合には、重合時にアルキルが脱離する傾向にあり、所望のポリ(N−アルキルカルバゾール)が得難い場合がある。
(Synthesis of N-alkylcarbazole)
N-alkyl carbazole, in which alkyl is bonded to the N-position of carbazole, is synthesized by dehydrohalogenation reaction between carbazole and an alkyl halide as an alkylating agent in the presence of a strongly basic alkali metal compound such as sodium hydride. can do. Alternatively, it can be synthesized by a dehalogenation reaction of carbazole potassium salt and alkyl halide. Note that when poly (N-alkylcarbazole) is synthesized by chemical polymerization using an oxidizing agent, the alkyl bonded to the N-position of carbazole is preferably a primary carbon or a secondary carbon. When the alkyl bonded to the N-position of carbazole is a tertiary carbon, the alkyl tends to be eliminated during polymerization, and it may be difficult to obtain the desired poly (N-alkylcarbazole).

(ハロゲン化アルキル)
上記アルキル化剤であるハロゲン化アルキルは、試薬メーカーより入手することができる。実験室で取り扱うには、反応性、アルキルの種類の豊富さから、アルキルモノ臭化物が扱いやすい。入手できるアルキルモノ臭化物は、具体的に、1−ブロモプロパン、2−ブロモプロパン、1−ブロモブタン、2−ブロモブタン、1−ブロモ−2−メチルプロパン、2−ブロモ−2−メチルプロパン、1−ブロモ−3−メチル−ブタン、1−ブロモヘキサン、2−ブロモヘキサン、3−ブロモヘキサン、1−ブロモメチルペンタン、1−ブロモヘプタン、3−ブロモヘプタン、4−ブロモヘプタン、1−ブロモ−5−メチルヘキサン、1−ブロモ−2−エチルヘキサン、1−ブロモオクタン、2−ブロモオクタン、1−ブロモノナン、2−ブロモノナン、1−ブロモデカン、1−ブロモウンデカン、1−ブロモドデカン、2−ブロモドデカン、1−ブロモトリデカン、1−ブロモテトラデカン、2−ブロモテトラデカン、1−ブロモペンタデカン、1−ブロモヘプタデカン、1−ブロモ−2−メチルヘキサデカン、1−ブロモオクタデカン、1−ブロモエイコサン、1−ブロモドコサンがあり、東京化成工業(株)、シグマアルドリッチジャパン(株)、ランカスター社等から入手できる。
(Alkyl halide)
The alkyl halide as the alkylating agent can be obtained from a reagent manufacturer. For handling in the laboratory, alkyl monobromides are easy to handle due to the rich variety of reactivity and alkyl. Available alkyl monobromides are specifically 1-bromopropane, 2-bromopropane, 1-bromobutane, 2-bromobutane, 1-bromo-2-methylpropane, 2-bromo-2-methylpropane, 1-bromo. -3-methyl-butane, 1-bromohexane, 2-bromohexane, 3-bromohexane, 1-bromomethylpentane, 1-bromoheptane, 3-bromoheptane, 4-bromoheptane, 1-bromo-5-methyl Hexane, 1-bromo-2-ethylhexane, 1-bromooctane, 2-bromooctane, 1-bromononane, 2-bromononane, 1-bromodecane, 1-bromoundecane, 1-bromododecane, 2-bromododecane, 1- Bromotridecane, 1-bromotetradecane, 2-bromotetradecane, 1-bromopentadecane Kan, 1-bromoheptadecane, 1-bromo-2-methylhexadecane, 1-bromooctadecane, 1-bromoeicosan, 1-bromodocosane, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Sigma-Aldrich Japan Co., Ltd., Lancaster Etc.

(ハロゲン化アルキルの合成)
上記ハロゲン化アルキルは、アルキルモノハロゲン化物以外に、アルケンのハロゲン水素付加反応により得ることができる。この反応は、アルケン溶液にハロゲン化水素を添加することで容易に進行する。アルケンのハロゲン化水素付加反応でハロゲン化アルキルを得るには、JOHN WILEY & SON,INC.出版のOrganic Syntheses IV 543−544頁(1962年発行)記載の方法に従ってアルキルモノヨウ化物をアルケンのヨウ化水素付加反応により、合成することが都合がよい。
(Synthesis of alkyl halides)
The alkyl halide can be obtained by a halogen hydrogen addition reaction of an alkene in addition to the alkyl monohalide. This reaction proceeds easily by adding hydrogen halide to the alkene solution. To obtain alkyl halides by alkene hydrohalide addition, see JOHN WILEY & SON, INC. It is convenient to synthesize alkyl monoiodide by hydrogen iodide addition reaction of alkene according to the method described in the published Organic Synthesis IV pages 543-544 (published in 1962).

入手できる上記アルケンには、3,3−ジメチル−1−ブテン、2−ヘキセン、3−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−2−ペンテン、3,3−ジメチル−1−ペンテン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、2−ヘプテン、3−ヘプテン、3−メチル−1−ヘキセン、4−メチル−1−ヘキセン、4−メチル−2−ヘキセン、5−メチル−1−ヘキセン、5−メチル−2−ヘキセン、3,3−ジメチル−1−ヘキセン、3,4−ジメチル−1−ヘキセン、5−メチル−2−ヘプテン、5−メチル−3−ヘプテン、2−オクテン、trans−3−オクテン、trans−4−オクテン、2−ノネン、4−ノネン、3,3,5−トリメチル−1−ヘキセン、cis−2−デセン、cis−4−デセン、cis−5−デセン、5−ドデセン、7−テトラデセン、cis−9−トリコセンがあり、東京化成工業(株)等より入手できる。   The available alkenes include 3,3-dimethyl-1-butene, 2-hexene, 3-hexene, 4-methyl-1-pentene, 4-methyl-2-pentene, 3,3-dimethyl-1-pentene. 4,4-dimethyl-1-pentene, 2-heptene, 3-heptene, 3-methyl-1-hexene, 4-methyl-1-hexene, 4-methyl-2-hexene, 5-methyl-1-hexene 5-methyl-2-hexene, 3,3-dimethyl-1-hexene, 3,4-dimethyl-1-hexene, 5-methyl-2-heptene, 5-methyl-3-heptene, 2-octene, trans -3-octene, trans-4-octene, 2-nonene, 4-nonene, 3,3,5-trimethyl-1-hexene, cis-2-decene, cis-4-decene, cis-5-decene, 5 Dodecene, 7-tetradecene, there is a cis-9- tricosene, available from Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. and the like.

上記、アルケンのヨウ化水素付加反応により、2−ヨード−3,3−ブタン、3−ヨードヘキサン、4−ブロモヘキサン、2−ヨード−4−メチルペンタン、3−ヨード−4−メチルペンタン、2−ヨード−3,3−ジメチルペンタン、2−ヨード−4,4−ジメチルペンタン、3−ヨード−ヘプタン、4−ヨードヘプタン、2−ヨード−3−メチルヘキサン、2−ヨード−4−メチルヘキサン、3−ヨード−4−メチルヘキサン、2−ヨード−5−メチルヘキサン、3−ヨード−5−メチルヘキサン、2−ヨード−ジメチルヘキサン、2−ヨード−3,4−ジメチルヘキサン、2−ヨード−4,4−ヘキサン、3−ヨード−5−メチルヘプタン、4−ヨード−5−メチルヘプタン、3−ヨード−オクタン、4−ヨードオクタン、5−ヨードオクタン、3−ヨードノナン、5−ヨードノナン、2−ヨード−3,3,5−ヘキサン、3−ヨードデカン、4−ヨードデカン、6−ヨードデカン、6−ヨード−ドデセン、8−テトラデセン、10−ヨードトリコサンを得ることができる。   By the above-described hydrogen iodide addition reaction of alkene, 2-iodo-3,3-butane, 3-iodohexane, 4-bromohexane, 2-iodo-4-methylpentane, 3-iodo-4-methylpentane, 2 -Iodo-3,3-dimethylpentane, 2-iodo-4,4-dimethylpentane, 3-iodo-heptane, 4-iodoheptane, 2-iodo-3-methylhexane, 2-iodo-4-methylhexane, 3-iodo-4-methylhexane, 2-iodo-5-methylhexane, 3-iodo-5-methylhexane, 2-iodo-dimethylhexane, 2-iodo-3,4-dimethylhexane, 2-iodo-4 , 4-hexane, 3-iodo-5-methylheptane, 4-iodo-5-methylheptane, 3-iodo-octane, 4-iodooctane, 5-iodo Kutan, 3-iodononane, 5-iodononane, 2-iodo-3,3,5-hexane, 3-iododecane, 4-iododecane, 6-iododecane, 6-iodo-dodecene, 8-tetradecene, 10-iodotricosane Can be obtained.

(電解重合によるポリ(N−アルキルカルバゾール)の形成)
電解重合によってポリ(N−アルキルカルバゾール)を形成する工程について説明する。なお、本発明において電解重合とは、通電手段を用いることにより、重合性モノマーを重合させることを意味し、具体的には溶媒中にモノマーと電解質を溶かし、電極に電圧を印加し、重合する方法である。特徴として、触媒を用いていないため、高純度の導電性のポリマーが得られる。
まず、上記の方法で合成したN−アルキルカルバゾール、支持電解質を電解重合用溶媒に溶解し、N−アルキルカルバゾールを含む溶液を準備する。
(Formation of poly (N-alkylcarbazole) by electrolytic polymerization)
A process of forming poly (N-alkylcarbazole) by electrolytic polymerization will be described. In the present invention, the electropolymerization means that a polymerizable monomer is polymerized by using a current-carrying means. Specifically, the monomer and the electrolyte are dissolved in a solvent, and a voltage is applied to the electrode for polymerization. Is the method. As a feature, since a catalyst is not used, a highly pure conductive polymer can be obtained.
First, the N-alkylcarbazole synthesized by the above method and the supporting electrolyte are dissolved in an electropolymerization solvent to prepare a solution containing N-alkylcarbazole.

上記溶液中のN−アルキルカルバゾールの濃度は、電解重合用溶媒を100重量部とした場合に、0.001重量部以上50重量部以下であることが好ましく、0.01重量部以上17重量部以下であることがより好ましい。0.001重量部以上とすることで構造的に連続した重合膜を得ることができるという効果があり、0.01重量部以上とすることでこの効果がより顕著となる。また50重量部以下とすることで溶液粘度を低下させ、十分な反応速度で重合反応を行わせることができるという効果があり、17重量部以下とすることでこの効果がより顕著となる。   The concentration of N-alkylcarbazole in the solution is preferably 0.001 part by weight or more and 50 parts by weight or less, and 0.01 part by weight or more and 17 parts by weight or less when the electrolytic polymerization solvent is 100 parts by weight. The following is more preferable. When the amount is 0.001 part by weight or more, there is an effect that a structurally continuous polymer film can be obtained. When the amount is 0.01 part by weight or more, this effect becomes more remarkable. Moreover, there exists an effect that a solution viscosity can be reduced by making it 50 parts by weight or less, and a polymerization reaction can be performed with sufficient reaction rate, and this effect becomes more remarkable by making it 17 parts by weight or less.

上記溶液中の電解重合用溶媒は、上記N−アルキルカルバゾール及び支持電解質を溶解させることが可能であって、電解重合を達成することができれば特に限定されるわけではないが、比較的高い誘電率をもつ溶媒であることが好ましい。電解重合用溶媒としては、例えばジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素、ジメチルホルムアミド等のホルムアミド、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド、テトラヒドロフラン等のエーテル、メタノール等のアルコール、γ−ブチロラクトン等のラクトン、N−メチル−2−ピロリドン等のピロリドン、プロピレンカーボネート等のカーボネート、アセトニトリル等のニトリル類を使用することができる。これらは単独で使用することもできるし、適宜混合して用いてもよい。混合溶媒としては、例えば、過塩素酸水溶液とメタノールとを混合させて使用すると、良好なポリカルバゾール膜ができる。また、溶媒と水とを混合させて使用することもできる。具体的には、例えば、混合溶媒として水(25容量%)とメタノール(75容量%)が適している。   The solvent for electrolytic polymerization in the solution is not particularly limited as long as it can dissolve the N-alkylcarbazole and the supporting electrolyte and can achieve electrolytic polymerization, but has a relatively high dielectric constant. It is preferable that the solvent has Examples of the solvent for electrolytic polymerization include halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, formamides such as dimethylformamide, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, ethers such as tetrahydrofuran, alcohols such as methanol, lactones such as γ-butyrolactone, N-methyl-2, and the like. -Pyrrolidone such as pyrrolidone, carbonates such as propylene carbonate, and nitriles such as acetonitrile can be used. These can be used alone or in combination as appropriate. As the mixed solvent, for example, when a perchloric acid aqueous solution and methanol are mixed and used, a good polycarbazole film can be formed. Moreover, a solvent and water can be mixed and used. Specifically, for example, water (25% by volume) and methanol (75% by volume) are suitable as the mixed solvent.

上記溶液中の支持電解質は、電気化学反応を生じさせることができれば、特に限定されるわけではないが、電解重合の際電極反応を受けないことが好ましい。支持電解質としては、例えば、HClO4、(C494+ClO4 -、(C374+ClO4 -、(C254+ClO4 -、(CH34+ClO4 -、Li+ClO4 -、Na+ClO4 -、K+ClO4 -、H+ClO4 -、(C494+BF4 -、(C494+PF6 -、(C254+BF4 -、(C254+PF6 -、Li+BF4 -、Li+PF6 -を使用することができる。これらは単独で使用してもよいし、適宜混合して使用してもよい。なお、溶媒が水を含む場合には、上記のほかNaCl、NaBr、Na2SO4、NaNO3、LiCl、LiBr、LiNO3、Li2SO4、KCl、KBr、KNO3及びK2SO4等を好ましい支持電解質としての選択肢に含めることができる。 The supporting electrolyte in the solution is not particularly limited as long as it can cause an electrochemical reaction, but it is preferable that the supporting electrolyte does not undergo an electrode reaction during electrolytic polymerization. Examples of the supporting electrolyte include HClO 4 , (C 4 H 9 ) 4 N + ClO 4 , (C 3 H 7 ) 4 N + ClO 4 , (C 2 H 5 ) 4 N + ClO 4 , ( CH 3 ) 4 N + ClO 4 , Li + ClO 4 , Na + ClO 4 , K + ClO 4 , H + ClO 4 , (C 4 H 9 ) 4 N + BF 4 , (C 4 H 9 ) 4 N + PF 6 , (C 2 H 5 ) 4 N + BF 4 , (C 2 H 5 ) 4 N + PF 6 , Li + BF 4 , Li + PF 6 are used. be able to. These may be used singly or may be used in appropriate mixture. When the solvent contains water, in addition to the above, NaCl, NaBr, Na 2 SO 4 , NaNO 3 , LiCl, LiBr, LiNO 3 , Li 2 SO 4 , KCl, KBr, KNO 3, K 2 SO 4, etc. Can be included as a preferred supporting electrolyte option.

支持電解質の濃度としては、電気化学反応を生じさせることができる限りにおいて限定されるわけではないが、溶媒を100重量部とした場合に、0.001重量部以上50重量部以下とすることが好ましく、0.01重量部以上50重量部以下とすることがより好ましい。0.001重量部以上とすることでN−アルキルカルバゾールの電解重合の駆動力である電気二重層の形成を十分に行うことができるという効果があり、50重量部以下とすることで溶液粘度を低下させ、十分な反応速度で重合反応を行わせることができるという効果がある。具体的には、水(25容量%)とメタノール(75容量%)の混合溶媒では、12.6重量部が適している。   The concentration of the supporting electrolyte is not limited as long as an electrochemical reaction can be caused. However, when the solvent is 100 parts by weight, the concentration may be 0.001 part by weight or more and 50 parts by weight or less. Preferably, the amount is 0.01 parts by weight or more and 50 parts by weight or less. When the amount is 0.001 part by weight or more, there is an effect that it is possible to sufficiently form an electric double layer, which is the driving force for electrolytic polymerization of N-alkylcarbazole. The effect is that the polymerization reaction can be carried out at a sufficient reaction rate. Specifically, 12.6 parts by weight is suitable for a mixed solvent of water (25% by volume) and methanol (75% by volume).

電解重合による透明導電体の製造方法は、電解重合用溶媒、N−アルキルカルバゾール及び支持電解質を含む溶液を電解して、ポリ(N−アルキルカルバゾール)を形成する工程を含む。電解は、上記溶液に陽極及び陰極を浸し、陽極と参照電極の間に電圧を印加することにより行う。また、参照電極を用いず、陽極と陰極の間に電圧を印加することによっても行うことができる。   The method for producing a transparent conductor by electrolytic polymerization includes a step of forming a poly (N-alkylcarbazole) by electrolyzing a solution containing a solvent for electrolytic polymerization, N-alkylcarbazole and a supporting electrolyte. Electrolysis is performed by immersing the anode and cathode in the above solution and applying a voltage between the anode and the reference electrode. Moreover, it can also carry out by applying a voltage between an anode and a cathode, without using a reference electrode.

陽極としては、導電材料であって、電解において溶解しない金属であることが好ましく、例えばPt、Au、ステンレスなどの金属や導電性を有する炭素材料であることが好ましい。また、酸化インジウム錫(ITO)や酸化錫等の導電性酸化物や導電性プラスチック、更にはシリコンやガリウムヒ素等の半導体も条件によって使用することが可能である。   The anode is preferably a conductive material that is a metal that does not dissolve in electrolysis, and is preferably a metal such as Pt, Au, stainless steel, or a carbon material having conductivity. In addition, conductive oxides such as indium tin oxide (ITO) and tin oxide, conductive plastics, and semiconductors such as silicon and gallium arsenide can be used depending on conditions.

陰極としても、導電材料であれば特に限定されず、例えばPt、Au、Cu、Ni、ステンレス等の金属、酸化インジウム錫(ITO)や酸化錫といった導電性酸化物、導電性プラスチック、及びシリコンやガリウムヒ素等の半導体を使用することができる。   The cathode is not particularly limited as long as it is a conductive material. For example, metals such as Pt, Au, Cu, Ni, and stainless steel, conductive oxides such as indium tin oxide (ITO) and tin oxide, conductive plastics, silicon, A semiconductor such as gallium arsenide can be used.

陽極と参照電極の間に印加する電圧としては、飽和カロメル参照電極に対して+0.5V以上+1.8V以下であることが好ましく、より好ましくは+0.5V以上+1.5V以下である。電位がより貴な電位になると、N−アルキルカルバゾールのアルキルが脱離し、電気伝導性や通電に対して耐久性の低い9,9’−ジカルバジルが生成してしまう場合がある。また、電解重合用溶媒や支持電解質の分解が起こり、ポリ(N−アルキルカルバゾール)の電解重合には好ましくない傾向にある。参照電極を用いない場合、陽極と陰極の間に印加する電圧としては、同様の理由により+0.9V以上+4V以下であることが好ましく、より好ましくは+1V以上+3V以下である。また、この参照電極を用いない電解において、印加電圧が上記範囲内に入る限りにおいて、陽極と陰極の間に一定電流を流すことによってもポリ(N−アルキルカルバゾール)の電解重合を行うことができる。   The voltage applied between the anode and the reference electrode is preferably +0.5 V or more and +1.8 V or less, more preferably +0.5 V or more and +1.5 V or less with respect to the saturated calomel reference electrode. When the potential becomes a more noble potential, the alkyl of N-alkylcarbazole is eliminated, and 9,9'-dicarbazyl having low durability with respect to electric conductivity and energization may be generated. In addition, decomposition of the solvent for electropolymerization and the supporting electrolyte occurs, which tends to be undesirable for the electropolymerization of poly (N-alkylcarbazole). When the reference electrode is not used, the voltage applied between the anode and the cathode is preferably +0.9 V or more and +4 V or less, more preferably +1 V or more and +3 V or less for the same reason. Further, in the electrolysis without using the reference electrode, poly (N-alkylcarbazole) can be electropolymerized also by flowing a constant current between the anode and the cathode as long as the applied voltage falls within the above range. .

また、本実施形態における溶液の電解は、空気中においても行うことはできるが、空気中の酸素の影響をできる限り少なくするため窒素雰囲気中で行うことが好ましく、溶液に対し窒素バブリングを行うことはより好ましい。   In addition, the electrolysis of the solution in the present embodiment can be performed in the air, but is preferably performed in a nitrogen atmosphere in order to minimize the influence of oxygen in the air, and nitrogen bubbling is performed on the solution. Is more preferable.

また、本実施形態における溶液の電解は、限定されるわけではないが比較的高い電気伝導度を有するポリ(N−アルキルカルバゾール)膜を形成する観点から−40℃以上40℃以下であることが好ましい。   In addition, the electrolysis of the solution in the present embodiment is not limited, but may be −40 ° C. or higher and 40 ° C. or lower from the viewpoint of forming a poly (N-alkylcarbazole) film having relatively high electrical conductivity. preferable.

電解によって形成するポリ(N−アルキルカルバゾール)は陽極上に膜状に形成される。膜厚は、電解重合の際の通電量と原料として用いるN−アルキルカルバゾールの置換基に依存する。必要とされる膜厚により適宜調整可能であるが、構造的に連続膜であり、金属と接触させて形成される膜の透明性を十分確保する観点から10nm以上10μm以下であることが好ましく、50nm以上5μm以下であることがより好ましい。例えば、上記一般式で示されるN−アルキルカルバゾールにおけるアルキルの炭素が8であるN−n−オクチルカルバゾールの場合、陽極1cm2に対して1mCの電荷量を通電すると、得られるポリ(N−n−オクチルカルバゾール)膜の膜厚16nmとなる。膜厚は、通電電荷量に比例して増加する。 Poly (N-alkylcarbazole) formed by electrolysis is formed into a film on the anode. The film thickness depends on the amount of energization during electrolytic polymerization and the substituent of N-alkylcarbazole used as a raw material. Although it can be appropriately adjusted according to the required film thickness, it is preferably a film that is structurally a continuous film and is 10 nm or more and 10 μm or less from the viewpoint of sufficiently ensuring the transparency of the film formed by contacting with metal. More preferably, it is 50 nm or more and 5 μm or less. For example, in the case of Nn-octylcarbazole in which the alkyl carbon in the N-alkylcarbazole represented by the above general formula is 8, when a charge amount of 1 mC is applied to 1 cm 2 of the anode, the resulting poly (Nn The film thickness of the (octylcarbazole) film is 16 nm. The film thickness increases in proportion to the energized charge amount.

電解重合により得られた固体のポリ(N−アルキルカルバゾール)は、先に述べたように金属と接触させることで透明導電体を形成するが、得られた透明導電体を溶媒に溶解させることで後述の透明導電体形成用インクを製造することができる。   Solid poly (N-alkylcarbazole) obtained by electrolytic polymerization forms a transparent conductor by contacting with a metal as described above, but by dissolving the obtained transparent conductor in a solvent, The transparent conductor forming ink described later can be produced.

(化学重合によるポリ(N−アルキルカルバゾール)の形成)
化学重合によってポリ(N−アルキルカルバゾール)を形成する工程について説明する。なお、本発明において化学重合とは、通電手段を用いることなく、酸化剤の作用により重合性モノマーを酸化重合させることを意味する。本実施形態に係るポリ(N−アルキルカルバゾール)は、化学重合によっても形成することができる。すなわちポリ(N−アルキルカルバゾール)は、N−アルキルカルバゾールを含む溶媒に酸化剤を加えて化学重合を行うことで得られる。
(Formation of poly (N-alkylcarbazole) by chemical polymerization)
A process of forming poly (N-alkylcarbazole) by chemical polymerization will be described. In the present invention, chemical polymerization means that the polymerizable monomer is oxidatively polymerized by the action of an oxidant without using an energizing means. The poly (N-alkylcarbazole) according to this embodiment can also be formed by chemical polymerization. That is, poly (N-alkylcarbazole) can be obtained by performing chemical polymerization by adding an oxidizing agent to a solvent containing N-alkylcarbazole.

化学重合では、比較的高い誘電率の溶媒を用いることが好ましい。溶媒としては、例えばジクロロメタン、クロロホルム、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、プロピレンカーボネート、ピリジン、ジオキサン、酢酸、水およびこれらの混合物を用いることができる。化学重合の場合は、より多量のN−アルキルカルバゾールを溶媒に溶解させることが可能となり、上記の溶媒の重量を100重量部とした場合、0.01重量部以上300重量部以下とすることが好ましく、0.1重量部以上50重量部以下であることがより好ましい。0.01重量部以上とすることで生成物であるポリ(N−アルキルカルバゾール)の生産性を上げることができ、0.1重量部以上とすることでこの効果がより顕著となる。また300重量部以下とすることで化学重合の反応収率を上げることができ、50重量部以下とすることでこの効果がより顕著となる。   In chemical polymerization, it is preferable to use a solvent having a relatively high dielectric constant. Examples of the solvent include dichloromethane, chloroform, acetonitrile, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran, methanol, ethanol, γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, propylene carbonate, pyridine, dioxane, acetic acid, water and mixtures thereof. Can be used. In the case of chemical polymerization, a larger amount of N-alkylcarbazole can be dissolved in a solvent, and when the weight of the solvent is 100 parts by weight, it may be 0.01 parts by weight or more and 300 parts by weight or less. Preferably, it is 0.1 to 50 parts by weight. By making it 0.01 parts by weight or more, the productivity of the product poly (N-alkylcarbazole) can be increased, and by making it 0.1 parts by weight or more, this effect becomes more remarkable. Moreover, the reaction yield of chemical polymerization can be raised by setting it as 300 parts weight or less, and this effect becomes more remarkable by setting it as 50 parts weight or less.

また酸化剤としては、例えば第二鉄塩、セリウム塩、二クロム酸塩、過マンガン酸塩、過硫酸アンモニウム、三フッ化ホウ素、臭素酸塩、過酸化水素、塩素、臭素及びヨウ素が挙げられ、なかでも、第二鉄塩が好ましい。第二鉄塩としては、例えば、過塩素酸鉄(III)が例示できる。この過塩素酸鉄(III)を使用することで重合度を上げることができる。酸化剤の濃度としては、適宜調整が可能であり限定されるわけではないが、溶媒の重量を100重量部とした場合、0.01重量部以上500重量部以下とすることが好ましく、0.1重量部以上100重量部以下であることがより好ましい。0.01重量部以上とすることで原料であるN−アルキルカルバゾールと同等以上の濃度となるために効率的に重合反応を進めることができ、0.1重量部以上とすることでこの効果がより顕著となる。また500重量部以下とすることで溶液の粘度上昇を抑制し、やはり効率的に重合反応を進めることができ、100重量部以下とすることでこの効果がより顕著となる。   Examples of the oxidizing agent include ferric salt, cerium salt, dichromate, permanganate, ammonium persulfate, boron trifluoride, bromate, hydrogen peroxide, chlorine, bromine and iodine. Of these, ferric salts are preferred. An example of the ferric salt is iron (III) perchlorate. By using this iron (III) perchlorate, the degree of polymerization can be increased. The concentration of the oxidizing agent can be appropriately adjusted and is not limited. However, when the weight of the solvent is 100 parts by weight, the concentration is preferably 0.01 parts by weight or more and 500 parts by weight or less. More preferably, it is 1 part by weight or more and 100 parts by weight or less. By setting the content to 0.01 parts by weight or more, the concentration is equal to or higher than that of the starting N-alkylcarbazole, so that the polymerization reaction can be advanced efficiently. It becomes more prominent. Moreover, the viscosity increase of a solution can be suppressed by setting it as 500 parts weight or less, and also a polymerization reaction can be advanced efficiently, and this effect becomes more remarkable by setting it as 100 parts by weight or less.

化学重合において、この反応温度は、酸化剤やN−アルキルカルバゾールの濃度等により適宜調整が可能であり、特に限定されないが、−100℃以上100℃以下であることが好ましく、−80℃以上90℃以下であることがより好ましい。−80℃以上とすることで生成物であるポリ(N−アルキルカルバゾール)の電気伝導度を高めることができるという利点がある。また100℃以下とすることでポリ(N−アルキルカルバゾール)の架橋反応や過酸化反応を抑止することができ、電気伝導度の低下を防ぐことができるという利点がある。また反応時間についても、反応温度と同様に適宜調整が可能であり、特に限定されないが、例えば上記好ましい温度範囲において1秒以上1週間以下であることが好ましく、より好ましくは1秒以上48時間以下である。   In the chemical polymerization, the reaction temperature can be appropriately adjusted depending on the concentration of the oxidizing agent or N-alkylcarbazole, and is not particularly limited, but is preferably −100 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and preferably −80 ° C. or higher and 90 It is more preferable that it is below ℃. There exists an advantage that the electrical conductivity of poly (N-alkyl carbazole) which is a product can be raised by setting it as -80 degreeC or more. Moreover, there exists an advantage that the bridge | crosslinking reaction and peroxidation reaction of poly (N-alkyl carbazole) can be suppressed by setting it as 100 degrees C or less, and the fall of electrical conductivity can be prevented. Further, the reaction time can be appropriately adjusted similarly to the reaction temperature, and is not particularly limited. For example, the reaction time is preferably 1 second or more and 1 week or less, more preferably 1 second or more and 48 hours or less. It is.

化学重合による反応後の溶液を濾過、洗浄、乾燥させることにより、粉末状のポリ(N−アルキルカルバゾール)を得ることができる。これらの吸引濾過、洗浄、乾燥工程は公知の方法により適宜行えばよい。また、これらの粉末を上述のように金属と接触させることにより、粉末状の透明導電体を形成することもできる。   By filtering, washing and drying the solution after the reaction by chemical polymerization, powdery poly (N-alkylcarbazole) can be obtained. These suction filtration, washing, and drying steps may be appropriately performed by known methods. Moreover, a powdery transparent conductor can also be formed by contacting these powders with a metal as described above.

本発明において、重合により得られるポリ(N−アルキルカルバゾール)の重合度は2〜1000であることが好ましく、透明度及び強度の観点から4〜100であることがより好ましく、4〜22が特に好ましい。   In the present invention, the polymerization degree of poly (N-alkylcarbazole) obtained by polymerization is preferably 2 to 1000, more preferably 4 to 100, and particularly preferably 4 to 22 from the viewpoint of transparency and strength. .

(透明導電体形成用インク)
本発明の別の形態は、透明導電体形成用インク及びその製造方法である。なお、本発明でいうインクとは、無色である。
上述のとおり、ポリ(N−アルキルカルバゾール)は、溶媒に対する溶解性が高いため、溶媒と混合することで溶液とすることができる。溶媒としては、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、ジメチルホルムアミド等のホルムアミド、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド、テトラヒドロフラン等のエーテル、メタノール等のアルコール、γ−ブチロラクトン等のラクトン、N−メチル−2−ピロリドン等のピロリドン、プロピレンカーボネート等のカーボネート、アセトン等のケトン等を用いることができる。得られたポリ(N−アルキルカルバゾール)溶液を上述のように金属と接触させることで、本発明の透明導電体形成用インクを作製することができる。また、化学重合によりポリ(N−アルキルカルバゾール)を調製した場合には、その調製溶液に金属を直接接触させることでも本発明の透明導電体形成用インクを調製することができる。金属との接触は、例えば金属を蒸着させたフィルムを溶液中に浸すことや、金属粉末を溶液中に混合させることで行うことができる。このように溶液中で金属と接触させる場合、溶液100重量部に対して金属を0.01〜300重量部用いることが好ましい。
なお、本発明の透明導電体形成用インクの濃度は、成膜が可能である範囲において適宜調整することができるが、溶媒100重量部あたりポリ(N−アルキルカルバゾール)0.01〜10重量部であることが好ましく、0.1〜1重量部であることがより好ましい。
(Ink for forming transparent conductor)
Another embodiment of the present invention is a transparent conductor forming ink and a method for producing the same. The ink referred to in the present invention is colorless.
As described above, since poly (N-alkylcarbazole) has high solubility in a solvent, it can be made into a solution by mixing with a solvent. Solvents include halogenated hydrocarbons such as dichloroethane, formamides such as dimethylformamide, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, ethers such as tetrahydrofuran, alcohols such as methanol, lactones such as γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone and the like. Carbonates such as pyrrolidone and propylene carbonate, ketones such as acetone, and the like can be used. By contacting the obtained poly (N-alkylcarbazole) solution with a metal as described above, the transparent conductor-forming ink of the present invention can be produced. Further, when poly (N-alkylcarbazole) is prepared by chemical polymerization, the transparent conductor forming ink of the present invention can also be prepared by bringing a metal into direct contact with the prepared solution. The contact with the metal can be performed, for example, by immersing a film on which the metal is deposited in the solution, or mixing the metal powder in the solution. Thus, when making it contact with a metal in a solution, it is preferable to use 0.01-300 weight part of metal with respect to 100 weight part of solutions.
The concentration of the transparent conductor forming ink of the present invention can be adjusted as appropriate within the range in which film formation is possible. It is preferable that it is 0.1-1 weight part.

このようにして作製した透明導電体形成用インクは、スピンコート、スクリーン印刷、インクジェット等の成膜手段により必要とする大きさの透明導電体を簡易に作製することができることから、透明導電体を作製した後に加工する手間を省くことができる点に優れる。   The transparent conductor forming ink thus prepared can easily produce a transparent conductor having a required size by film forming means such as spin coating, screen printing, and ink jet. It is excellent in that the labor of processing after fabrication can be saved.

ここで、上記実施形態に基づき実際に透明導電体及び透明導電体形成用インクの作製を行い本発明の効果の確認を行った。以下、実施例を用いて説明を行うが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
膜厚の測定方法は、接触式膜厚測定機(KLA−Tencor製アルファステップ IQ)またはSEM(トプコン(株) Model ABT−32)で断面観察を行った。
Here, based on the said embodiment, the transparent conductor and the ink for transparent conductor formation were actually produced, and the effect of this invention was confirmed. Examples will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
The film thickness was measured by cross-sectional observation using a contact-type film thickness measuring machine (Alphastep IQ manufactured by KLA-Tencor) or SEM (Topcon Model ABT-32).

(アルキル化剤の合成)
N−アルキルカルバゾールの製造に用いるアルキル化剤は、アルキルモノ臭素化物を東京化成工業(株)、シグマ−アルドリッチ社及びランカスター社より購入した。試薬として購入できないアルキル化剤は、JOHN WILEY & SON,INC.出版のOrganic Syntheses IV 543−544頁(1962年発行)の例に従ってアルケンのヨウ化水素付加反応により合成した。
(Synthesis of alkylating agent)
As the alkylating agent used for the production of N-alkylcarbazole, alkyl monobromide was purchased from Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Sigma-Aldrich and Lancaster. Alkylating agents that cannot be purchased as reagents are described in JOHN WILEY & SON, INC. Synthesis was performed by hydrogen iodide addition reaction of alkenes according to the example of published Organic Synthesis IV pages 543-544 (published in 1962).

原料となるアルケン1当量に対して、ヨウ化カリウム3当量と95重量%オルト燐酸4.3当量の混合物を加え、撹拌しながら80℃で3時間加熱した。95重量%オルト燐酸は、85重量%リン酸に98重量%リン酸(東京化成工業(株)製)を加えることで調製した。反応液を冷却後、水と石油エーテルを加え、撹拌後、分液した。石油エーテル層を10重量%チオ硫酸ナトリウムで脱色し、飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。石油エーテルを蒸発させた後、アルキルモノヨウ化物を減圧蒸留により得た。   A mixture of 3 equivalents of potassium iodide and 4.3 equivalents of 95% by weight orthophosphoric acid was added to 1 equivalent of alkene as a raw material, and the mixture was heated at 80 ° C. for 3 hours with stirring. 95 wt% orthophosphoric acid was prepared by adding 98 wt% phosphoric acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) to 85 wt% phosphoric acid. After cooling the reaction solution, water and petroleum ether were added, and the mixture was stirred and separated. The petroleum ether layer was decolorized with 10% by weight sodium thiosulfate, washed with a saturated aqueous sodium chloride solution, and dried over anhydrous sodium sulfate. After evaporation of petroleum ether, alkyl monoiodide was obtained by distillation under reduced pressure.

(N−アルキルカルバゾールの合成)
テトラヒドロフランとN,N−ジメチルホルムアミドの3対1(体積比)の混合溶媒にカルバゾールを溶解し、上記で得たアルキル剤(アルキル臭化物又はアルキルヨウ化物)をカルバゾール1当量に対して1当量加え、撹拌しながら水素化ナトリウム1.5当量に相当する60重量%の水素化ナトリウム鉱物油分散物(関東化学(株)製、商品名「水素化ナトリウム」)を徐々に加え、室温で1時間撹拌した。そこに、反応を停止させるためにメタノールを気泡が出なくなるまで加えた後、溶媒を減圧下で蒸発除去した。残渣にジクロロメタンを加え、3N塩酸と水とで洗浄した。無水硫酸マグネシウムを加え乾燥し、濾過した。得られた濾液に含まれる溶媒を真空除去し、ヘキサンを展開溶媒に用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより残渣を精製した。
(Synthesis of N-alkylcarbazole)
Carbazole was dissolved in a 3: 1 (volume ratio) mixed solvent of tetrahydrofuran and N, N-dimethylformamide, and 1 equivalent of the alkyl agent (alkyl bromide or alkyl iodide) obtained above was added to 1 equivalent of carbazole. While stirring, 60% by weight of sodium hydride mineral oil dispersion (trade name “sodium hydride”, manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) corresponding to 1.5 equivalents of sodium hydride was gradually added and stirred at room temperature for 1 hour. did. To stop the reaction, methanol was added until no bubbles were generated, and then the solvent was removed by evaporation under reduced pressure. Dichloromethane was added to the residue and washed with 3N hydrochloric acid and water. Anhydrous magnesium sulfate was added, dried and filtered. The solvent contained in the obtained filtrate was removed in vacuo, and the residue was purified by silica gel column chromatography using hexane as a developing solvent.

(N−オクチルカルバゾールの合成)
ポリ(N−n−オクチルカルバゾール)の重合に用いるモノマー(N−n−オクチルカルバゾール)を例に具体的な合成法を説明する。
テトラヒドロフラン(30mL)とN,N−ジメチルホルムアミド(10mL)の混合溶液にカルバゾール(東京化成工業(株)製、6.0g、0.036mol)を溶かし、1−ブロモオクタン(東京化成工業(株)製、3.95g、0.036mol)を加え、さらに室温(約20℃)で60重量%水素化ナトリウム鉱物油分散物((関東化学(株)製、商品名「水素化ナトリウム」、2.16g、0.054mol)を徐々に添加し、1時間攪拌し反応を完了させた。
反応完了後、得られた反応液に、メタノールを気泡が出なくなるまで注ぎ、反応を停止させた。エバポレーターで反応液中の溶媒を除去後、濃縮物を塩化メチレンで抽出し、有機層を3N塩酸、水で洗浄後、硫酸マグネシウムで乾燥し、濾過した。濾液中の塩化メチレンをエバポレーターで除去し、ヘキサンを展開溶媒に用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。エバポレーターでヘキサンを除去し、透明液体(8g、収率80%)を得た。H−NMRにより、N−n−オクチルカルバゾールであることが確認できた。また、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によって純度が99.5%であることを確認した。図1にNMRチャートを示す。
(Synthesis of N-octylcarbazole)
A specific synthesis method will be described by taking a monomer (Nn-octylcarbazole) used for polymerization of poly (Nn-octylcarbazole) as an example.
Carbazole (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 6.0 g, 0.036 mol) was dissolved in a mixed solution of tetrahydrofuran (30 mL) and N, N-dimethylformamide (10 mL) to give 1-bromooctane (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.). 3.95 g, 0.036 mol), and a 60% by weight sodium hydride mineral oil dispersion (produced by Kanto Chemical Co., Ltd., trade name “sodium hydride”) at room temperature (about 20 ° C.). 16 g, 0.054 mol) was gradually added and stirred for 1 hour to complete the reaction.
After completion of the reaction, methanol was poured into the obtained reaction solution until no bubbles appeared, and the reaction was stopped. After removing the solvent in the reaction solution with an evaporator, the concentrate was extracted with methylene chloride. The organic layer was washed with 3N hydrochloric acid and water, dried over magnesium sulfate, and filtered. Methylene chloride in the filtrate was removed by an evaporator, and the residue was purified by silica gel column chromatography using hexane as a developing solvent. Hexane was removed with an evaporator to obtain a transparent liquid (8 g, yield 80%). It was confirmed by H-NMR that it was Nn-octylcarbazole. The purity was confirmed to be 99.5% by high performance liquid chromatography (HPLC). FIG. 1 shows an NMR chart.

<実施例1>
(化学重合によるポリ(N−n−オクチルカルバゾール)の合成)
化学重合法による、ポリ(N−アルキルカルバゾール)の合成について、ポリ(N−n−オクチルカルバゾール)を例に詳細に説明する。
アセトニトリル(10mL)にモノマーであるN−n−オクチルカルバゾール(0.14g、0.05mol)と酸化剤である過塩素酸鉄(III)(0.33g、0.1mol)を溶解し、窒素雰囲気下、室温(約20℃)で24時間攪拌し、化学重合を行った。反応液を濾過し、濾過物をメタノールで洗浄し、40℃で1時間乾燥して、目的とするポリ(N−n−オクチルカルバゾール)の緑色粉末(0.21g)を得た。図2にNMRチャートを示す。
<Example 1>
(Synthesis of poly (Nn-octylcarbazole) by chemical polymerization)
The synthesis of poly (N-alkylcarbazole) by chemical polymerization will be described in detail by taking poly (Nn-octylcarbazole) as an example.
Nn-octylcarbazole (0.14 g, 0.05 mol) as a monomer and iron (III) perchlorate (0.33 g, 0.1 mol) as an oxidizing agent are dissolved in acetonitrile (10 mL), and a nitrogen atmosphere Under stirring at room temperature (about 20 ° C.) for 24 hours, chemical polymerization was performed. The reaction solution was filtered, and the filtrate was washed with methanol and dried at 40 ° C. for 1 hour to obtain the desired poly (Nn-octylcarbazole) green powder (0.21 g). FIG. 2 shows an NMR chart.

(ポリ(N−n−オクチルカルバゾール)の膜の形成)
上記の化学重合で得たポリ(N−n−オクチルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、スライドガラス上にスピンコーター((株)エイブル製 AS−300)を使い、1,000rpmでスピンコートして製膜した。このスライドガラス上の膜厚100nmのポリ(N−n−オクチルカルバゾール)膜の透過スペクトルを図3に示す。スペクトルから明白のように、この膜は緑色であった。膜厚は100nmであった。この膜の四探針法による電気伝導度は、7.6×10-4S・cm-1であった。
(Formation of poly (Nn-octylcarbazole) film)
Poly (Nn-octylcarbazole) 0.1 g obtained by the above chemical polymerization is dissolved in 4 mL of chloroform, and spin-coated at 1,000 rpm using a spin coater (AS-300 manufactured by Able Co., Ltd.) on a slide glass. Coated to form a film. The transmission spectrum of a 100 nm-thick poly (Nn-octylcarbazole) film on the slide glass is shown in FIG. As evident from the spectrum, the film was green. The film thickness was 100 nm. The electrical conductivity of this film by the four-probe method was 7.6 × 10 −4 S · cm −1 .

(錫層の蒸着)
次に、上記のポリ(N−n−オクチルカルバゾール)の緑色膜に抵抗加熱式蒸着装置(アルバック機工(株)製VPC−260F)で錫を10nmの厚みで蒸着した。得られた膜は、錫を蒸着した後、錫の金属光沢と緑色とが共に退色し、無色透明な膜に変化した。得られた無色透明な膜の透過スペクトルを測定し、その結果を図3に示す。
(Vapor deposition of tin layer)
Next, tin was vapor-deposited with a thickness of 10 nm on the green film of the poly (Nn-octylcarbazole) with a resistance heating vapor deposition apparatus (VPC-260F manufactured by ULVAC Kiko Co., Ltd.). After depositing tin, the resulting film faded away from the metallic luster and green color of tin, and changed to a colorless and transparent film. The transmission spectrum of the resulting colorless and transparent film was measured, and the result is shown in FIG.

(電気伝導度の測定)
この膜厚100nmの無色透明な膜の電気伝導度を測定した。電気伝導度の測定は、(株)ダイアインスツルメンツ製抵抗率計ロレスタGP、四探針プローブMCP−TP06Pを用いて、四探針法により測定した。この結果、電気伝導度は、7.5×10-4S・cm-1であり、優れた電気伝導性を示すことが確認できた。
(Measurement of electrical conductivity)
The electrical conductivity of the colorless and transparent film having a thickness of 100 nm was measured. The electrical conductivity was measured by a four-probe method using a resistivity meter Loresta GP manufactured by Dia Instruments Co., Ltd. and a four-probe probe MCP-TP06P. As a result, the electric conductivity was 7.5 × 10 −4 S · cm −1 , and it was confirmed that excellent electric conductivity was exhibited.

以上、本実施例により、比較的厚膜にした場合にも良好な無色透明性と電気伝導性を保ち、かつ作製(合成)が容易な透明導電体となることが確認できた。   As described above, according to this example, it was confirmed that even when a relatively thick film was used, a transparent conductor that maintains good colorless transparency and electrical conductivity and is easy to produce (synthesize) can be obtained.

<実施例2>
(化学重合ポリ(N−n−ヘプチルカルバゾール)膜の形成)
n−ヘプチルカルバゾール0.05mol、過塩素酸鉄(III)0.1mol、アセトニトリル10mLから化学重合で得たポリ(N−n−ヘプチルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、スライドガラス上にスピンコーター((株)エイブル製 AS−300、1,000rpm)でスピンコートし製膜した。スライドガラス上のポリ(N−n−ヘプチルカルバゾール)膜の透過スペクトルを図4に示す。透過スペクトルと図5の写真から明らかなようにポリ(N−n−ヘプチルカルバゾール)膜は緑色であった。この膜の四探針法による電気伝導度は、4.0×10-5S・cm-1であった。
<Example 2>
(Formation of chemically polymerized poly (Nn-heptylcarbazole) film)
Poly (Nn-heptylcarbazole) 0.1 g obtained by chemical polymerization from n-heptylcarbazole 0.05 mol, iron (III) perchlorate 0.1 mol, and acetonitrile 10 mL was dissolved in 4 mL of chloroform and placed on a slide glass. A spin coater (AS-300 manufactured by Able Co., Ltd., 1,000 rpm) was spin-coated to form a film. The transmission spectrum of the poly (Nn-heptylcarbazole) film on the slide glass is shown in FIG. As is apparent from the transmission spectrum and the photograph of FIG. 5, the poly (Nn-heptylcarbazole) film was green. The electrical conductivity of this film by the four-probe method was 4.0 × 10 −5 S · cm −1 .

(錫層の蒸着)
次に、上記の緑色のポリ(N−n−ヘプチルカルバゾール)膜に、抵抗加熱式蒸着装置(アルバック機工(株)製VPC−260F)で10nmの厚みで錫を蒸着した。得られた膜は、図5の写真に示すように錫を蒸着した後、錫の金属光沢と緑色とが退色し、無色透明な膜に変化した。得られた無色透明な膜の透過スペクトルを測定し、その結果を図4に示す。
(Vapor deposition of tin layer)
Next, tin was vapor-deposited on the green poly (Nn-heptylcarbazole) film with a thickness of 10 nm using a resistance heating vapor deposition apparatus (VPC-260F manufactured by ULVAC Kiko Co., Ltd.). As shown in the photograph of FIG. 5, the obtained film was vapor-deposited with tin, and then the metallic luster and green color of tin faded to change to a colorless and transparent film. The transmission spectrum of the resulting colorless and transparent film was measured, and the result is shown in FIG.

(電気伝導度の測定)
この膜厚100nmの無色透明な膜の電気伝導度を測定した。この測定は、実施例1と同様の方法で測定した。この結果、電気伝導度は、1.4×10-4S・cm-1であり、優れた電気伝導性を示すことが確認できた。
(Measurement of electrical conductivity)
The electrical conductivity of the colorless and transparent film having a thickness of 100 nm was measured. This measurement was performed in the same manner as in Example 1. As a result, the electric conductivity was 1.4 × 10 −4 S · cm −1 , and it was confirmed that excellent electric conductivity was exhibited.

<実施例3>
(化学重合ポリ(N−n−ノニルカルバゾール)膜の作製)
n−ノニルカルバゾール0.05mol、過塩素酸鉄(III)0.1mol、アセトニトリル10mLから化学重合で得たポリ(N−n−ノニルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、スライドガラス上にスピンコーター((株)エイブル製 AS−300)を使い、1,000rpmでスピンコートして膜を製膜した。スライドガラス上の膜厚200nmのポリ(N−n−ノニルカルバゾール)膜の透過スペクトルを図6に示す。透過スペクトルから明らかなようにポリ(N−n−ノニルカルバゾール)膜は緑色であった。この膜の四探針法による電気伝導度は、4.0×10-5S・cm-1であった。
<Example 3>
(Production of chemically polymerized poly (Nn-nonylcarbazole) film)
Poly (Nn-nonylcarbazole) 0.1 g obtained by chemical polymerization from 0.05 mol of n-nonylcarbazole, 0.1 mol of iron (III) perchlorate, and 10 mL of acetonitrile was dissolved in 4 mL of chloroform and placed on a slide glass. Using a spin coater (AS-300 manufactured by Able Co., Ltd.), a film was formed by spin coating at 1,000 rpm. The transmission spectrum of a 200 nm-thick poly (Nn-nonylcarbazole) film on a slide glass is shown in FIG. As is clear from the transmission spectrum, the poly (Nn-nonylcarbazole) film was green. The electrical conductivity of this film by the four-probe method was 4.0 × 10 −5 S · cm −1 .

(錫層の蒸着)
次に、上記のポリ(N−n−ノニルカルバゾール)の緑色の膜に抵抗加熱真空蒸着法により錫を10nmの厚みで蒸着した。上記ポリ(N−n−オクチルカルバゾール)膜、ポリ(N−n−ヘプチルカルバゾール)膜と同様に、得られた膜は、錫を蒸着した後、錫の金属光沢と緑色とが共に退色し、無色透明な膜に変化した。得られた無色透明な膜の透過スペクトルを測定し、その結果を図6に示す。
(Vapor deposition of tin layer)
Next, tin was deposited to a thickness of 10 nm on the green film of poly (Nn-nonylcarbazole) by a resistance heating vacuum deposition method. Similar to the above poly (Nn-octylcarbazole) film and poly (Nn-heptylcarbazole) film, after depositing tin, the metallic luster and green color of tin both fade. It changed to a colorless and transparent film. The transmission spectrum of the resulting colorless and transparent film was measured, and the result is shown in FIG.

(電気伝導度の測定)
この膜厚200nmの無色透明な膜の電気伝導度を測定した。この測定は、(株)ダイアインスツルメンツ製抵抗率計ロレスタGP、四探針プローブMCP−TP06Pを用いて、四探針法により測定した。この結果、電気伝導度は、1.4×10-4S・cm-1であり、優れた電気伝導性を示すことが確認できた。
(Measurement of electrical conductivity)
The electric conductivity of the colorless and transparent film having a thickness of 200 nm was measured. This measurement was performed by a four-probe method using a resistivity meter Loresta GP manufactured by Dia Instruments Co., Ltd. and a four-probe probe MCP-TP06P. As a result, the electric conductivity was 1.4 × 10 −4 S · cm −1 , and it was confirmed that excellent electric conductivity was exhibited.

<実施例4>
(透明導電体形成用インク)
実施例1において化学重合で得たポリ(N−オクチルカルバゾール)0.1gを1,2−ジクロロエタン4mLに溶解し、そこに抵抗加熱式蒸着装置(アルバック機工(株)製VPC−260F)で錫を200nm蒸着した市販のポリエステルフィルム(東レ(株)製ルミラーフィルム)90cm2を入れ、透明導電体形成用インクを作製した。ポリエステルフィルムを取り出したところ、ポリエステルフィルム上の錫は消失し、緑色であった溶液は、灰黒色に変化した。
<Example 4>
(Ink for forming transparent conductor)
In Example 1, 0.1 g of poly (N-octylcarbazole) obtained by chemical polymerization was dissolved in 4 mL of 1,2-dichloroethane, and tin was then added thereto using a resistance heating vapor deposition apparatus (VPC-260F manufactured by ULVAC Kiko Co., Ltd.). 90 cm 2 of a commercially available polyester film (Lumirror film manufactured by Toray Industries, Inc.) deposited with a thickness of 200 nm was prepared to prepare a transparent conductor forming ink. When the polyester film was taken out, the tin on the polyester film disappeared, and the green solution turned grayish black.

(透明導電体膜の形成)
このインクをスピンコーター((株)エイブル製 AS−300)を使い、スライドガラス上に回転数1,000rpmでスピンコートし、透明導電体膜を製膜した。作製した透明導電体膜の膜厚は100nmであった。この膜の透過スペクトルを図7に示す。この膜の四探針法による電気伝導度は9.5×10-2S・cm-1であった。この膜は、非常に優れた電気伝導性を示すことが確認できた。
(Formation of transparent conductor film)
This ink was spin-coated on a slide glass at a rotation speed of 1,000 rpm using a spin coater (AS-300 manufactured by Able Co., Ltd.) to form a transparent conductor film. The film thickness of the produced transparent conductor film was 100 nm. The transmission spectrum of this membrane is shown in FIG. The electric conductivity of this film by the four-probe method was 9.5 × 10 −2 S · cm −1 . It was confirmed that this film exhibited very excellent electrical conductivity.

<実施例5>
(透明導電体形成用インク)
実施例1において化学重合で得たポリ(N−オクチルカルバゾール)0.1gを1,2−ジクロロエタン4mLに溶解し、そこにアルミニウムが70nm蒸着した市販のポリエステルフィルム(デュポン(株)製マイラーPETフィルム)75cm2を入れ、透明導電体形成用インクを作製した。ポリエステルフィルムを取り出したところ、ポリエステルフィルム上の錫は消失し、緑色であった溶液は、灰黒色に変化した。
<Example 5>
(Ink for forming transparent conductor)
A commercially available polyester film in which 0.1 g of poly (N-octylcarbazole) obtained by chemical polymerization in Example 1 was dissolved in 4 mL of 1,2-dichloroethane and aluminum was deposited thereon by 70 nm (Mylar PET film manufactured by DuPont). ) 75 cm 2 was added to prepare a transparent conductor forming ink. When the polyester film was taken out, the tin on the polyester film disappeared, and the green solution turned grayish black.

(透明導電体膜の形成)
このインクをスピンコーター((株)エイブル製 AS−300)を使い、スライドガラス上に回転数1,000rpmでスピンコートし、透明導電体膜を製膜した。作製した透明導電体膜の膜厚は100nmであった。この膜の透過スペクトルを図8に示す。この膜の四探針法による電気伝導度は4.5×10-4S・cm-1であった。この膜は非常に優れた電気伝導性を示すことが確認できた。
(Formation of transparent conductor film)
This ink was spin-coated on a slide glass at a rotation speed of 1,000 rpm using a spin coater (AS-300 manufactured by Able Co., Ltd.) to form a transparent conductor film. The film thickness of the produced transparent conductor film was 100 nm. The transmission spectrum of this film is shown in FIG. The electric conductivity of this film by the four-probe method was 4.5 × 10 −4 S · cm −1 . It was confirmed that this film showed very excellent electrical conductivity.

<実施例6>
(透明導電体形成用インク)
N−エチルヘキシルカルバゾール(アルドリッチ社製)を用いて、実施例1のポリ(N−オクチルカルバゾール)と同様な方法で化学重合により得たポリ(N−エチルヘキシルカルバゾール)0.1gを1,2−ジクロロエタン4mLに溶解し、そこに粒状の錫0.15gを加え、透明導電体形成用インクを作製した。加えた錫は一部溶解した。残った錫の粒は濾過で取り除いた。緑色であった溶液は、灰黒色に変化した。
<Example 6>
(Ink for forming transparent conductor)
Using N-ethylhexylcarbazole (manufactured by Aldrich), 0.1 g of poly (N-ethylhexylcarbazole) obtained by chemical polymerization in the same manner as the poly (N-octylcarbazole) of Example 1 was subjected to 1,2-dichloroethane. Dissolved in 4 mL, 0.15 g of granular tin was added thereto, and a transparent conductor forming ink was prepared. Part of the added tin was dissolved. The remaining tin particles were removed by filtration. The solution that was green turned grayish black.

(透明導電体膜の形成)
このインクをスピンコーター(ミカサ(株)製 MS−A150)を使い、スライドガラス上に回転数2,000rpmでスピンコートし、透明導電体膜を製膜した。作製した透明導電体膜の膜厚は100nmであった。この膜の四探針法による電気伝導度は2.0×100S・cm-1であった。この膜は非常に優れた電気伝導性を示すことが確認できた。
(Formation of transparent conductor film)
This ink was spin-coated on a slide glass at a rotation speed of 2,000 rpm using a spin coater (Mikasa Co., Ltd. MS-A150) to form a transparent conductor film. The film thickness of the produced transparent conductor film was 100 nm. The electrical conductivity of this film by the four-probe method was 2.0 × 10 0 S · cm −1 . It was confirmed that this film showed very excellent electrical conductivity.

<実施例7>
(透明導電体形成用インク)
実施例1において化学重合で得たポリ(N−n−オクチルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、そこに粒状のマグネシウム0.1gを加え、透明導電体形成用インクを作製した。加えたマグネシウムは一部溶解した。残ったマグネシウムの粒は濾過で取り除いた。緑色であった溶液は、灰黒色に変化した。
<Example 7>
(Ink for forming transparent conductor)
0.1 g of poly (Nn-octylcarbazole) obtained by chemical polymerization in Example 1 was dissolved in 4 mL of chloroform, and 0.1 g of granular magnesium was added thereto to prepare a transparent conductor forming ink. The added magnesium partially dissolved. The remaining magnesium particles were removed by filtration. The solution that was green turned grayish black.

(透明導電体膜の形成)
このインクをスピンコーター(ミカサ(株)製 MS−A150)を使い、スライドガラス上に回転数2,000rpmでスピンコートし、透明導電体膜を製膜した。作製した透明導電体膜の膜厚は100nmであった。この膜の透過スペクトルを図9に示す。この膜の四探針法による電気伝導度は4.0×10-3S・cm-1であった。この膜は非常に優れた電気伝導性を示すことが確認できた。
(Formation of transparent conductor film)
This ink was spin-coated on a slide glass at a rotation speed of 2,000 rpm using a spin coater (Mikasa Co., Ltd. MS-A150) to form a transparent conductor film. The film thickness of the produced transparent conductor film was 100 nm. The transmission spectrum of this membrane is shown in FIG. The electric conductivity of this film by the four-probe method was 4.0 × 10 −3 S · cm −1 . It was confirmed that this film showed very excellent electrical conductivity.

<実施例8>
(透明導電体形成用インク)
実施例1において化学重合で得たポリ(N−n−オクチルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、そこに粒状の亜鉛0.25gを加え、透明導電体形成用インクを作製した。加えた粒状の亜鉛は一部溶解した。残った亜鉛の粒は濾過で取り除いた。緑色であった溶液は、灰黒色に変化した。
<Example 8>
(Ink for forming transparent conductor)
0.1 g of poly (Nn-octylcarbazole) obtained by chemical polymerization in Example 1 was dissolved in 4 mL of chloroform, and 0.25 g of granular zinc was added thereto to prepare a transparent conductor forming ink. Part of the added granular zinc was dissolved. The remaining zinc particles were removed by filtration. The solution that was green turned grayish black.

(透明導電体膜の形成)
このインクをスピンコーター(ミカサ(株)製 MS−A150)を使い、スライドガラス上に回転数2,000rpmでスピンコートし、透明導電体膜を製膜した。作製した透明導電体膜の膜厚は100nmであった。この膜の透過スペクトルを図9に示す。この膜の四探針法による電気伝導度は4.0×10-3S・cm-1であった。この膜は非常に優れた電気伝導性を示すことが確認できた。
(Formation of transparent conductor film)
This ink was spin-coated on a slide glass at a rotation speed of 2,000 rpm using a spin coater (Mikasa Co., Ltd. MS-A150) to form a transparent conductor film. The film thickness of the produced transparent conductor film was 100 nm. The transmission spectrum of this membrane is shown in FIG. The electric conductivity of this film by the four-probe method was 4.0 × 10 −3 S · cm −1 . It was confirmed that this film showed very excellent electrical conductivity.

<実施例9>
(透明導電体形成用インク)
実施例1において化学重合で得たポリ(N−n−オクチルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、そこに粒状のインジウム0.35gを加え、透明導電体形成用インクを作製した。加えた粒状のインジウムは一部溶解した。残ったインジウムの粒は濾過で取り除いた。緑色であった溶液は、灰黒色に変化した。
<Example 9>
(Ink for forming transparent conductor)
0.1 g of poly (Nn-octylcarbazole) obtained by chemical polymerization in Example 1 was dissolved in 4 mL of chloroform, and 0.35 g of granular indium was added thereto to prepare a transparent conductor forming ink. Part of the added granular indium was dissolved. The remaining indium particles were removed by filtration. The solution that was green turned grayish black.

(透明導電体膜の形成)
このインクをスピンコーター(ミカサ(株)製 MS−A150)を使い、スライドガラス上に回転数2,000rpmでスピンコートし、透明導電体膜を製膜した。作製した透明導電体膜の膜厚は100nmであった。この膜の透過スペクトルを図10に示す。この膜の四探針法による電気伝導度は7.1×10-3S・cm-1であった。この膜は非常に優れた電気伝導性を示すことが確認できた。
(Formation of transparent conductor film)
This ink was spin-coated on a slide glass at a rotation speed of 2,000 rpm using a spin coater (Mikasa Co., Ltd. MS-A150) to form a transparent conductor film. The film thickness of the produced transparent conductor film was 100 nm. The transmission spectrum of this membrane is shown in FIG. The electrical conductivity of this film by the four-probe method was 7.1 × 10 −3 S · cm −1 . It was confirmed that this film showed very excellent electrical conductivity.

<実施例10>
(透明導電体形成用インク)
実施例1において化学重合で得たポリ(N−n−オクチルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、40℃で加温し溶融したガリウムをスポイトで0.2g加え、透明導電体形成用インクを作製した。加えたガリウムは溶液中で一部溶解した後、粒状に固化した。残ったガリウムの粒は濾過で取り除いた。緑色であった溶液は、灰黒色に変化した。
<Example 10>
(Ink for forming transparent conductor)
0.1 g of poly (Nn-octylcarbazole) obtained by chemical polymerization in Example 1 was dissolved in 4 mL of chloroform, heated at 40 ° C. and 0.2 g of molten gallium was added with a dropper to form a transparent conductor. An ink was prepared. The added gallium was partially dissolved in the solution and then solidified into particles. The remaining gallium particles were removed by filtration. The solution that was green turned grayish black.

(透明導電体膜の形成)
このインクをスピンコーター(ミカサ(株)製 MS−A150)を使い、スライドガラス上に回転数2,000rpmでスピンコートし、透明導電体膜を製膜した。作製した透明導電体膜の膜厚は100nmであった。この膜の透過スペクトルを図10に示す。この膜の四探針法による電気伝導度は4.9×10-3S・cm-1であった。この膜は非常に優れた電気伝導性を示すことが確認できた。
(Formation of transparent conductor film)
This ink was spin-coated on a slide glass at a rotation speed of 2,000 rpm using a spin coater (Mikasa Co., Ltd. MS-A150) to form a transparent conductor film. The film thickness of the produced transparent conductor film was 100 nm. The transmission spectrum of this membrane is shown in FIG. The electrical conductivity of this film by the four-probe method was 4.9 × 10 −3 S · cm −1 . It was confirmed that this film showed very excellent electrical conductivity.

<実施例11>
(溶融金属との圧着による透明導電体膜の形成)
実施例1において化学重合で得たポリ(N−n−オクチルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、スライドガラス上にスピンコーター(ミカサ(株)製 MS−A150)でスピンコートし製膜した。トレイに40℃に加温した溶融ガリウムを注ぎ、ポリ(N−n−オクチルカルバゾール)を製膜したスライドガラスを被せ、スライドガラスの重量を利用してポリ(N−n−オクチルカルバゾール)スピンコート膜と溶融ガリウムとを圧着させ、40℃に加温した。緑色であったスピンコート膜は、無色透明になった。この膜の透過スペクトルを図11に示す。この膜の四探針法による電気伝導度は2.0×10-3S・cm-1であった。この膜は非常に優れた電気伝導性を示すことが確認できた。
<Example 11>
(Formation of transparent conductor film by pressure bonding with molten metal)
Poly (Nn-octylcarbazole) 0.1 g obtained by chemical polymerization in Example 1 was dissolved in 4 mL of chloroform, and spin-coated on a slide glass with a spin coater (MS-A150 manufactured by Mikasa Co., Ltd.) to form a film. did. Molten gallium heated to 40 ° C. is poured onto a tray, covered with a slide glass film made of poly (Nn-octylcarbazole), and poly (Nn-octylcarbazole) spin coating using the weight of the slide glass The film and molten gallium were pressure-bonded and heated to 40 ° C. The spin coat film that was green became colorless and transparent. The transmission spectrum of this membrane is shown in FIG. The electrical conductivity of this film by the four-probe method was 2.0 × 10 −3 S · cm −1 . It was confirmed that this film showed very excellent electrical conductivity.

<実施例12>
(溶融金属との圧着による透明導電体膜の形成)
実施例1において化学重合で得たポリ(N−n−オクチルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、スライドガラス上にスピンコーター(ミカサ(株)製 MS−A150)でスピンコートし製膜した。トレイに室温で溶融しているガリウム75.5重量%とインジウム24.5重量%との合金を注ぎ、ポリ(N−n−オクチルカルバゾール)を製膜したスライドガラスを被せ、スライドガラスの重量を利用してポリ(N−n−オクチルカルバゾール)スピンコート膜と溶融ガリウムとを圧着させた。緑色であったスピンコート膜は、無色透明になった。この膜の透過スペクトルを図11示す。この膜の四探針法による電気伝導度は1.0×10-3S・cm-1であった。この膜は非常に優れた電気伝導性を示すことが確認できた。
<Example 12>
(Formation of transparent conductor film by pressure bonding with molten metal)
Poly (Nn-octylcarbazole) 0.1 g obtained by chemical polymerization in Example 1 was dissolved in 4 mL of chloroform, and spin-coated on a slide glass with a spin coater (MS-A150 manufactured by Mikasa Co., Ltd.) to form a film. did. An alloy of 75.5% by weight of gallium melted at room temperature and 24.5% by weight of indium is poured onto a tray, covered with a slide glass on which poly (Nn-octylcarbazole) is formed, and the weight of the slide glass is reduced. A poly (Nn-octylcarbazole) spin coat film and molten gallium were pressure-bonded using them. The spin coat film that was green became colorless and transparent. The transmission spectrum of this film is shown in FIG. The electrical conductivity of this film by the four-probe method was 1.0 × 10 −3 S · cm −1 . It was confirmed that this film showed very excellent electrical conductivity.

<実施例13>
(化学重合ポリ(N−n−エチルカルバゾール)からなる透明導電膜の形成)
n−エチルカルバゾール0.05mol、過塩素酸鉄(III)0.1mol、アセトニトリル10mLから、N−n−オクチルカルバゾールの調製と同様の重合条件で化学重合した。得られたポリ(N−n−エチルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、粒状のアルミニウム0.15gを加えて反応させた後、残ったアルミニウムの粒は濾過で取り除き、透明導電体形成用インクを作製した。さらに細かい不溶物を除くため溶液をワットマンジャパン製プラディスクシリンジフィルター(型番3784−1302、孔径0.2μm)で濾過後、スライドガラス上に2,000rpmでスピンコート膜を製膜した。スピンコーターは、ミカサ(株)製 MS−A150を使用した。この膜の透過スペクトルを図12に示す。この膜の四探針法による電気伝導度は、2.0×10-4S・cm-1であった。
<Example 13>
(Formation of transparent conductive film made of chemically polymerized poly (Nn-ethylcarbazole))
Chemical polymerization was carried out from 0.05 mol of n-ethylcarbazole, 0.1 mol of iron (III) perchlorate, and 10 mL of acetonitrile under the same polymerization conditions as for the preparation of Nn-octylcarbazole. 0.1 g of the obtained poly (Nn-ethylcarbazole) was dissolved in 4 mL of chloroform and reacted by adding 0.15 g of granular aluminum, and then the remaining aluminum particles were removed by filtration to form a transparent conductor. An ink was prepared. Further, in order to remove fine insoluble matter, the solution was filtered with a plastic disc syringe filter (model number 3784-1302, pore size 0.2 μm) manufactured by Whatman Japan, and then a spin coat film was formed on a slide glass at 2,000 rpm. As the spin coater, MS-A150 manufactured by Mikasa Co., Ltd. was used. The transmission spectrum of this film is shown in FIG. The electrical conductivity of this film by the four-probe method was 2.0 × 10 −4 S · cm −1 .

<実施例14>
(化学重合ポリ(N−n−ドコサイルカルバゾール)からなる透明導電膜の形成)
n−ドコサイルカルバゾール0.05mol、過塩素酸鉄(III)0.1mol、アセトニトリル10mLから、N−n−オクチルカルバゾールの調製と同様の重合条件で化学重合した。得られたポリ(N−n−ドコサイルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、粒状の錫0.15gを加えて反応させた後、残った錫の粒は濾過で取り除き、透明導電体形成用インクを作製した。緑色であった溶液は、灰黒色に変化した。このインクをスピンコーター(ミカサ(株)製 MS−A150)でスライドガラス上に回転数2,000rpmでスピンコートし、透明導電体膜を製膜した。作製した透明導電体膜の膜厚は100nmであった。この膜およびポリ(N−n−ドコサイルカルバゾール)膜の透過スペクトルを図13に示す。この膜の四探針法による電気伝導度は、3.8×10-4S・cm-1であった。
<Example 14>
(Formation of transparent conductive film made of chemically polymerized poly (Nn-docosylcarbazole))
Chemical polymerization was performed from 0.05 mol of n-docosylcarbazole, 0.1 mol of iron (III) perchlorate, and 10 mL of acetonitrile under the same polymerization conditions as those for the preparation of Nn-octylcarbazole. 0.1 g of the obtained poly (Nn-docosylcarbazole) was dissolved in 4 mL of chloroform, 0.15 g of granular tin was added and reacted, and then the remaining tin particles were removed by filtration to obtain a transparent conductor. A forming ink was prepared. The solution that was green turned grayish black. This ink was spin-coated on a slide glass at a rotational speed of 2,000 rpm with a spin coater (Mikasa Co., Ltd. MS-A150) to form a transparent conductor film. The film thickness of the produced transparent conductor film was 100 nm. The transmission spectra of this film and the poly (Nn-docosylcarbazole) film are shown in FIG. The electrical conductivity of this film by the four-probe method was 3.8 × 10 −4 S · cm −1 .

<参考例15>
(ポリ(N−n−オクチルカルバゾール)膜のイオン化ポテンシャル測定)
実施例1における化学重合で得たポリ(N−n−オクチルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、シリコンウェファー上にスピンコーター(ミカサ(株)製 MS−A150)でスピンコートし製膜した。アルバック・ファイ(株)製ESCA−5400での紫外光電子分光法によるこの膜のイオン化ポテンシャルは、5.2eVであった。光電子分光スペクトルを図14に示す。
<Reference Example 15>
(Measurement of ionization potential of poly (Nn-octylcarbazole) film)
0.1 g of poly (Nn-octylcarbazole) obtained by chemical polymerization in Example 1 was dissolved in 4 mL of chloroform, and spin-coated with a spin coater (MS-A150, manufactured by Mikasa Co., Ltd.) on a silicon wafer. did. The ionization potential of this film by ultraviolet photoelectron spectroscopy with ESCA-5400 manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd. was 5.2 eV. The photoelectron spectrum is shown in FIG.

<参考例16>
(ポリ(N−n−ドコサイルカルバゾール)膜のイオン化ポテンシャル測定)
実施例14における化学重合で得たポリ(N−n−ドコサイルカルバゾール)0.1gをクロロホルム4mLに溶解し、シリコンウェファー上にスピンコーター(ミカサ(株)製 MS−A150)でスピンコートし製膜した。アルバック・ファイ(株)製ESCA−5400での紫外光電子分光法によるこの膜のイオン化ポテンシャルは、5.0eVであった。光電子分光スペクトルを図14に示す。
<Reference Example 16>
(Measurement of ionization potential of poly (Nn-docosylcarbazole) film)
0.1 g of poly (Nn-docosylcarbazole) obtained by chemical polymerization in Example 14 was dissolved in 4 mL of chloroform, and spin coated with a spin coater (MS-A150, manufactured by Mikasa Co., Ltd.) on a silicon wafer. Filmed. The ionization potential of this film by ultraviolet photoelectron spectroscopy with ESCA-5400 manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd. was 5.0 eV. The photoelectron spectrum is shown in FIG.

<比較例1>
市販されているカルバゾール(5mM)と過塩素酸テトラブチルアンモニウム(0.1M)を溶解したジクロロメタン溶液からなる電解液を、耐熱ガラス製の2部屋タイプの電解セルの主室に入れた。そしてこの主室にITO膜(膜厚170nm)がコートされたガラス電極と白金板電極を浸漬した。一方、焼結ガラス膜で隔てられた副室には、過塩素酸テトラブチルアンモニウム(0.1M)を溶解したジクロロメタン溶液からなる電解液を入れ、SCEを浸漬した。主室の溶液に窒素ガスを40分通し、溶存酸素を排除した。そしてITOガラス電極を動作電極、白金板電極を対向電極、SCEを参照電極として定電位電源(ポテンショスタット)に接続した。動作電極に、参照電極に対して+1.2Vの電位を印加した。通電電気量は50mC/cm2であり、電解中は電解液上部に窒素ガスを流し、窒素雰囲気を保った。なお電解セルは恒温機中に設置されており、電解温度は5℃に保った。
<Comparative Example 1>
An electrolytic solution composed of a dichloromethane solution in which carbazole (5 mM) and tetrabutylammonium perchlorate (0.1 M), which are commercially available, were dissolved was placed in the main chamber of a two-room type electrolytic cell made of heat-resistant glass. Then, a glass electrode coated with an ITO film (film thickness: 170 nm) and a platinum plate electrode were immersed in this main chamber. On the other hand, in the subchamber separated by the sintered glass film, an electrolytic solution composed of a dichloromethane solution in which tetrabutylammonium perchlorate (0.1 M) was dissolved was placed, and SCE was immersed therein. Nitrogen gas was passed through the solution in the main chamber for 40 minutes to eliminate dissolved oxygen. The ITO glass electrode was connected to a constant potential power source (potentiostat) using the working electrode, the platinum plate electrode as the counter electrode, and the SCE as the reference electrode. A potential of +1.2 V was applied to the working electrode relative to the reference electrode. The amount of electricity applied was 50 mC / cm 2 , and during electrolysis, nitrogen gas was allowed to flow above the electrolyte to maintain a nitrogen atmosphere. The electrolysis cell was installed in a thermostat and the electrolysis temperature was kept at 5 ° C.

この操作により、ITOガラス電極上に膜厚800nmのポリカルバゾール膜が形成された。なおこの膜はジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタンには溶解せず、インクの調製ができなかった。   By this operation, a polycarbazole film having a thickness of 800 nm was formed on the ITO glass electrode. This film was not dissolved in dichloromethane, chloroform, and 1,2-dichloroethane, and ink could not be prepared.

本発明の製造方法により、容易に透明導電体、及び透明導電体形成用インクが得られ、液晶ディスプレイ、電界発光ディスプレイなどのディスプレイ装置に応用が可能である。また、太陽電池、タッチパネル等にも適用可能であり、産業上有用である。   By the production method of the present invention, a transparent conductor and a transparent conductor-forming ink can be easily obtained, and can be applied to display devices such as liquid crystal displays and electroluminescent displays. Moreover, it is applicable also to a solar cell, a touch panel, etc., and is industrially useful.

Claims (5)

下記一般式で表される少なくとも1種のN−アルキルカルバゾールを化学重合させて得られるポリ(N−アルキルカルバゾール)と、前記ポリ(N−アルキルカルバゾール)よりも仕事関数の小さな金属とを液相中において接触させる工程を含む透明導電体の製造方法。
(式中、nは1以上の整数であり、アルキルの少なくとも1つの水素は、ヒドロキシ、カルボキシル、スルホ及びアミノから選択される少なくとも1種の基で置き換えられていてもよい。)
A liquid phase comprising poly (N-alkylcarbazole) obtained by chemical polymerization of at least one N-alkylcarbazole represented by the following general formula and a metal having a work function smaller than that of the poly (N-alkylcarbazole). The manufacturing method of the transparent conductor including the process made to contact in.
(In the formula, n is an integer of 1 or more, and at least one hydrogen of alkyl may be replaced with at least one group selected from hydroxy, carboxyl, sulfo and amino.)
請求項1記載の方法で製造した透明導電体。 A transparent conductor produced by the method according to claim 1 . 下記一般式で表される少なくとも1種のN−アルキルカルバゾールを化学重合させて得られるポリ(N−アルキルカルバゾール)を溶媒に溶解させポリ(N−アルキルカルバゾール)溶液とし、前記溶液と前記ポリ(N−アルキルカルバゾール)よりも仕事関数の小さな金属とを液相中において接触させる工程を含む透明導電体形成用インクの製造方法。
(式中、nは1以上の整数であり、アルキルの少なくとも1つの水素は、ヒドロキシ、カルボキシル、スルホ及びアミノから選択される少なくとも1種の基で置き換えられていてもよい。)
A poly (N-alkylcarbazole) obtained by chemical polymerization of at least one N-alkylcarbazole represented by the following general formula is dissolved in a solvent to form a poly (N-alkylcarbazole) solution. A method for producing an ink for forming a transparent conductor, comprising a step of bringing a metal having a work function smaller than that of (N-alkylcarbazole) into contact in a liquid phase.
(In the formula, n is an integer of 1 or more, and at least one hydrogen of alkyl may be replaced with at least one group selected from hydroxy, carboxyl, sulfo and amino.)
下記一般式で表される少なくとも1種のN−アルキルカルバゾールを化学重合させて得られるポリ(N−アルキルカルバゾール)溶液と、前記ポリ(N−アルキルカルバゾール)よりも仕事関数の小さな金属とを液相中において接触させる工程を含む透明導電体形成用インクの製造方法。
(式中、nは1以上の整数であり、アルキルの少なくとも1つの水素は、ヒドロキシ、カルボキシル、スルホ及びアミノから選択される少なくとも1種の基で置き換えられていてもよい。)
A solution of a poly (N-alkylcarbazole) solution obtained by chemical polymerization of at least one N-alkylcarbazole represented by the following general formula and a metal having a work function smaller than that of the poly (N-alkylcarbazole) A method for producing an ink for forming a transparent conductor, comprising a step of contacting in a phase.
(In the formula, n is an integer of 1 or more, and at least one hydrogen of alkyl may be replaced with at least one group selected from hydroxy, carboxyl, sulfo and amino.)
請求項3又は4に記載の方法で製造した透明導電体形成用インク。 An ink for forming a transparent conductor produced by the method according to claim 3 or 4 .
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